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

Abans de dissenyar un sistema de calefacció o instal·lar un equip de calefacció, és important seleccionar una caldera de gas capaç de 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 seu recurs sigui llarg.

Us explicarem com calcular la potència d'una caldera de gas amb gran precisió i tenint en compte determinats paràmetres. L'article que hem presentat descriu amb detall tot tipus de pèrdues de calor per obertures i estructures d'edificis, i ofereix fórmules per calcular-les. Un exemple concret presenta les característiques dels càlculs.

Errors típics a l'hora d'escollir una caldera

El càlcul correcte de la potència d'una caldera de gas no només estalviarà consumibles, sinó que també augmentarà l'eficiència del dispositiu. Els equips la producció de calor dels quals superi els requisits de calor reals funcionaran de manera ineficaç quan, com a dispositiu insuficientment potent, no pugui escalfar l'habitació correctament.

Hi ha equips automatitzats moderns que regulen de manera independent el subministrament de gas, la qual cosa elimina costos innecessaris. Però si aquesta caldera realitza el seu treball fins al límit de les seves capacitats, la seva vida útil es redueix.

Com a resultat, l'eficiència de l'equip disminueix, les peces es desgasten més ràpidament i es forma condensació. Per tant, cal calcular la potència òptima.

Hi ha l'opinió que la potència de la caldera depèn únicament de la superfície de l'habitació, i per a qualsevol casa el càlcul òptim seria de 100 W per 1 m². Per tant, per seleccionar la potència de la caldera, per exemple, per a una casa de 100 metres quadrats. m, necessitareu equips que generin 100*10=10000 W o 10 kW.

Aquests càlculs són fonamentalment incorrectes a causa de l'arribada de nous materials d'acabat i materials d'aïllament millorats, que redueixen la necessitat d'adquirir equips d'alta potència.

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

Calcula la potència caldera de gas La calefacció es pot fer de dues maneres: manualment o mitjançant un programa especial Valtec, dissenyat per a càlculs professionals d'alta precisió.

La potència requerida de l'equip depèn directament de la pèrdua de calor de l'habitació. Un cop conegueu la taxa de pèrdua de calor, podeu calcular la potència d'una caldera de gas o qualsevol altre dispositiu de calefacció.

Què és la pèrdua de calor de l'habitació?

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

S'ha establert experimentalment que la major quantitat de calor s'escapa a través de les parets (fins a un 70%). Fins a un 30% de l'energia tèrmica pot escapar pel sostre i les finestres, i fins a un 40% pel sistema de ventilació. Menor pèrdua de calor a les portes (fins a un 6%) i als sòls (fins a un 15%)

Els factors següents influeixen en la pèrdua de calor a casa.

• Ubicació de la casa. Cada ciutat té les seves pròpies característiques climàtiques.En calcular la pèrdua de calor, cal tenir en compte la temperatura negativa crítica característica de la regió, així com la temperatura mitjana i la durada de la temporada de calefacció (per a càlculs precisos amb el programa).
• La ubicació de les parets en relació a les direccions cardinals. Se sap que la rosa dels vents es troba al costat nord, per la qual cosa la pèrdua de calor d'un mur situat en aquesta zona serà la més gran. A l'hivern, el vent fred bufa amb molta força des dels costats oest, nord i est, per la qual cosa la pèrdua de calor d'aquestes parets serà més elevada.
• La zona de l'habitació climatitzada. La quantitat de calor perduda depèn de la mida de l'habitació, l'àrea de les parets, els sostres, les finestres i les portes.
• Enginyeria tèrmica d'estructures d'edificis. Qualsevol material té el seu propi coeficient de resistència tèrmica i coeficient de transferència de calor: la capacitat de passar una certa quantitat de calor per si mateix. Per esbrinar-los, cal utilitzar dades tabulars, així com aplicar determinades fórmules. La informació sobre la composició de parets, sostres, terres i el seu gruix es pot trobar al plànol tècnic de l'habitatge.
• Obertures de finestres i portes. Mides, modificació de porta i finestres de doble vidre. Com més gran sigui l'àrea d'obertura de 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 a l'hora de fer càlculs.
• Comptabilitat de la ventilació. La ventilació sempre existeix a la casa, independentment de la presència de campana artificial. L'habitació es ventila a través de finestres obertes; el moviment d'aire es crea quan es tanquen i s'obren les portes d'entrada, la gent es mou d'una habitació a una altra, cosa que ajuda a que l'aire calent surti de l'habitació i la faci circular.

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

Fórmules per calcular les pèrdues de calor

Aquestes fórmules es poden utilitzar per calcular la pèrdua de calor no només en una casa privada, sinó també en un apartament. Abans de començar els càlculs, cal dibuixar un plànol, anotar la ubicació de les parets en relació a les direccions cardinals, designar finestres, portes i també calcular les dimensions de cada paret, finestra i porta.

Per determinar les pèrdues de calor, cal conèixer l'estructura de la paret, així com el gruix dels materials utilitzats. Els càlculs tenen en compte la maçoneria i l'aïllament

Quan es calcula la pèrdua de calor, s'utilitzen dues fórmules: amb la primera, es determina el valor de la resistència tèrmica de les estructures tancades i amb la segona, es determina la pèrdua de calor.

Per determinar la resistència tèrmica, utilitzeu l'expressió:

R = B/K

Aquí:

• R – el valor de la resistència tèrmica de les estructures de tancament, mesurat en (m²*K)/W.
• K – coeficient de conductivitat tèrmica del material del qual està feta l'estructura de tancament, mesurat en W/(m*K).
• EN – gruix del material, registrat en metres.

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

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

També s'utilitza la fórmula bàsica per calcular la pèrdua de calor:

Q = L × S × dT/R

En l'expressió:

• Q - Pèrdua de calor, mesurada en W.
• S – àrea d'estructures de tancament (parets, terres, sostres).
• dT – la diferència entre la temperatura interior i exterior desitjada es mesura i es registra en C.
• R – valor de la resistència tèrmica de l'estructura, m²•C/W, que es troba mitjançant la fórmula anterior.
• L – coeficient en funció de l'orientació de les parets respecte als punts cardinals.

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

Exemple de càlcul de pèrdues de calor

Com a exemple, calculem la pèrdua de calor d'una casa amb les característiques donades.

La figura mostra un plànol de la casa per al qual calcularem la pèrdua de calor. Quan s'elabora un pla individual, és important determinar correctament l'orientació de les parets en relació als punts cardinals, calcular l'alçada, l'amplada i la longitud de l'estructura, i també anotar la ubicació de les obertures de les finestres i les portes, les seves mides (+ )

Segons el plànol, l'amplada de l'estructura és de 10 m, la longitud és de 12 m, l'alçada del sostre és de 2,7 m, els murs estan orientats al nord, sud, est i oest. Hi ha 3 finestres incorporades al mur de ponent, dues d'elles tenen unes dimensions d'1,5x1,7 m, una - 0,6x0,3 m.

En calcular el sostre, es tenen en compte la capa d'aïllament, l'acabat i el material de coberta. No es tenen en compte les pel·lícules impermeabilitzants i de vapor que no afecten l'aïllament tèrmic

Al mur sud hi ha portes encastades amb unes dimensions d'1,3x2 m, també hi ha una petita finestra de 0,5x0,3 m.A la banda est hi ha dues finestres de 2,1x1,5 m i una de 1,5x1,7 m.

Les parets consten de tres capes:

• revestiment de paret amb tauler de fibra (isoplast) exterior i interior - 1,2 cm cadascun, coeficient - 0,05.
• llana de vidre situada entre les parets, el seu gruix és de 10 cm i el coeficient és de 0,043.

La resistència tèrmica de cada paret es calcula per separat, perquè Es té en compte la ubicació de l'estructura en relació als punts cardinals, el nombre i l'àrea de les obertures. Es resumeixen els resultats dels càlculs a les parets.

El sòl és multicapa, realitzat amb la mateixa tecnologia a tota la zona, i inclou:

• Tauler de tall i llengüeta, el seu gruix és de 3,2 cm, el coeficient de conductivitat tèrmica és de 0,15.
• una capa d'anivellament d'aglomerat sec amb un gruix de 10 cm i un coeficient de 0,15.
• aïllament – ​​llana mineral de 5 cm de gruix, coeficient 0,039.

Suposem que el terra no té escotilles al soterrani o obertures similars que perjudiquin l'enginyeria de calefacció. En conseqüència, el càlcul es fa per a l'àrea de tots els locals mitjançant una única fórmula.

Els sostres estan fets de:

• panells de fusta de 4 cm amb un coeficient de 0,15.
• la llana mineral és de 15 cm, el seu coeficient és de 0,039.
• capa de vapor i impermeabilització.

Suposem que el sostre tampoc té accés a l'àtic per sobre del saló o safareig.

La casa es troba 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 + 22 graus.

Càlcul de les pèrdues de calor de les parets

Per trobar la resistència tèrmica total d'una paret, primer cal calcular la resistència tèrmica de cada capa.

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

Tenim el valor B=0,1. El coeficient de conductivitat tèrmica de l'aïllament tèrmic és de 0,043. Substituïm les dades a la fórmula de resistència tèrmica i obtenim:

R_vidre=0.1/0.043=2.32

Utilitzant un exemple similar, calculem la resistència a la calor de l'isòplit:

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, donat que tenim dues capes de tauler de fibra.

R=R_vidre+2 × R_isopl=2.32+2×0.24=2.8

En determinar la resistència tèrmica total de la paret, podeu trobar les pèrdues de calor. Per a cada paret es calculen per separat. Calculem Q per a la paret nord.

Els coeficients addicionals permeten tenir en compte en els càlculs les peculiaritats de la pèrdua de calor de les parets situades en diferents direccions del món.

Segons el plànol, la paret nord no té obertures de finestres, la seva longitud és de 10 m, l'alçada és de 2,7 m. A continuació, l'àrea de la paret S es calcula amb la fórmula:

S_{paret nord}=10×2.7=27

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

dT=22-(-26)=48

Per al costat nord, es té en compte el 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 transmet la mínima quantitat de calor per si mateixa, el formigó armat, el màxim

Després d'haver fet els càlculs preliminars, podeu utilitzar la fórmula per calcular la pèrdua de calor:

Q_{paret nord}=27×48×1,1/2,8=509 (W)

Calculem la pèrdua de calor per a la paret occidental. A partir de les dades, hi ha 3 finestres incorporades, dues d'elles tenen unes dimensions d'1,5x1,7 m i una de 0,6x0,3 m. Calculem l'àrea.

S_{parets de recanvi 1}=12×2.7=32.4.

Cal excloure l'àrea de les finestres de l'àrea total de la paret occidental, perquè la seva pèrdua de calor serà diferent. Per fer-ho, cal calcular l'àrea.

S_{finestra 1}=1.5×1.7=2.55

S_{finestra 2}=0.6×0.4=0.24

Per calcular la pèrdua de calor, utilitzarem l'àrea de la paret sense tenir en compte l'àrea de les finestres, és a dir:

S_{parets de recanvi}=32.4-2.55×2-0.24=25.6

Per al costat oest, el coeficient addicional és 1,05. Substituïm les dades obtingudes a la fórmula bàsica per calcular la pèrdua de calor.

Q_{parets de recanvi}=25.6×1.05×48/2.8=461.

Fem càlculs similars per al costat est. Aquí hi ha 3 finestres, una té unes dimensions d'1,5x1,7 m, les altres dues – 2,1x1,5 m. Calculem la seva superfície.

S_{finestra 3}=1.5×1.7=2.55

S_{finestra 4}=2.1×1.5=3.15

L'àrea del mur oriental és:

S_{murs orientals 1}=12×2.7=32.4

De l'àrea total de la paret restem els valors de l'àrea de la finestra:

S_{parets orientals}=32.4-2.55-2×3.15=23.55

El coeficient addicional per al mur de llevant és -1,05. A partir de les dades, calculem les pèrdues de calor de la paret est.

Q_{parets orientals}=1.05×23.55×48/2.8=424

A la paret sud hi ha una porta amb uns paràmetres d'1,3x2 m i una finestra de 0,5x0,3 m. Calculem la seva superfície.

S_{finestra 5}=0.5×0.3=0.15

S_porta=1.3×2=2.6

L'àrea del mur sud serà igual a:

S_{parets sud1}=10×2.7=27

Determinem l'àrea de la paret sense tenir en compte finestres i portes.

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

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

Q_{parets meridionals}=1×24.25×48/2.80=416

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

Q_parets=Q_{parets meridionals}+Q_{parets orientals}+Q_{parets de recanvi}+Q_{paret nord}

Substituint els valors, obtenim:

Q_parets=509+461+424+416=1810 W

Com a resultat, la pèrdua de calor de les parets va ascendir a 1810 W per hora.

Càlcul de pèrdues tèrmiques de finestres

A la casa hi ha 7 finestres, tres d'elles tenen unes dimensions d'1,5x1,7 m, dues - 2,1x1,5 m, una - 0,6x0,3 m i una més - 0,5x0,3 m.

Les finestres amb unes dimensions d'1,5×1,7 m són un perfil de PVC de dues cambres amb vidre I. A la documentació tècnica podeu esbrinar que la seva R=0,53. Les finestres amb unes dimensions de 2,1x1,5 m, de dues cambres amb argó i vidre I, tenen una resistència tèrmica de R=0,75, les finestres de 0,6x0,3 m i 0,5x0,3 - R=0,53.

L'àrea de la finestra es va calcular més amunt.

S_{finestra 1}=1.5×1.7=2.55

S_{finestra 2}=0.6×0.4=0.24

S_{finestra 3}=2.1×1.5=3.15

S_{finestra 4}=0.5×0.3=0.15

També és important tenir en compte l'orientació de les finestres en relació a les direccions cardinals.

Normalment, no cal calcular la resistència tèrmica de les finestres; aquest paràmetre s'indica a la documentació tècnica del producte.

Calculem les pèrdues de calor de les finestres occidentals, tenint en compte el coeficient L=1,05. Al lateral hi ha 2 finestres amb unes dimensions d'1,5×1,7 m i una amb unes dimensions de 0,6×0,3 m.

Q_{finestra 1}=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_{finestra 2}=0.24×1.05×48/0.53=23

En total, les pèrdues totals de les finestres de ponent són

Q_{tancar les finestres}=243×2+23=509

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

Q_{finestres sud}=0.15*48×1/0.53=14

Als costats de llevant hi ha 2 finestres amb dimensions 2,1×1,5 i una finestra 1,5×1,7. Calculem les pèrdues de calor tenint en compte el coeficient L=1,05.

Q_{finestra 1}=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_{finestra 3}=3.15×1.05×48/075=212

Resumim les pèrdues de calor de les finestres orientals.

Q_{finestres de l'est}=243+212×2=667.

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

Q_finestres=Q_{finestres de l'est}+Q_{finestres sud}+Q_{tancar les finestres}=667+14+509=1190

En total, per les finestres surten 1190 W d'energia tèrmica.

Determinació de la pèrdua de calor de la porta

La casa té una porta, està integrada a la paret sud, té unes dimensions d'1,3 x 2 m. Segons 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, la tèrmica Es pot calcular la resistència de la porta.

R_portes=0.05/0.14=0.36

Per als càlculs cal calcular la seva àrea.

S_portes=1.3×2=2.6

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

Q_portes=2.6×48×1/0.36=347.

En total, 347 W de calor surten per la porta.

Càlcul de la resistència tèrmica del sòl

Segons la documentació tècnica, el terra és multicapa, fet de manera idèntica en tota la zona, i té unes dimensions de 10x12 m. Calculem la seva superfície.

S_gènere=10×12=210.

El sòl consta de taulers, aglomerat i aïllament.

A la taula es poden conèixer els coeficients de conductivitat tèrmica d'alguns materials utilitzats per a paviments. Aquest paràmetre també es pot indicar a la documentació tècnica dels materials i diferir de la taula

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

R_taules=0.032/0.15=0.21

R_aglomerat=0.01/0.15= 0.07

R_aïllar=0.05/0.039=1.28

La resistència tèrmica total del sòl és:

R_gènere=R_taules+R_aglomerat+R_aïllar=0.21+0.07+1.28=1.56

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

dT=22-8=14

Utilitzant càlculs preliminars, podeu trobar la pèrdua de calor d'una casa a través del terra.

En calcular les pèrdues de calor del sòl, es tenen en compte els materials que afecten l'aïllament tèrmic (+)

A l'hora de calcular les pèrdues de calor del sòl, tenim en compte el coeficient L=1.

Q_gènere=210×14×1/1.56=1885

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

Càlcul de la pèrdua de calor a través del sostre

En calcular la pèrdua de calor del sostre, es té en compte una capa de llana mineral i panells de fusta. El vapor i la impermeabilització no intervenen en el procés d'aïllament tèrmic, per la qual cosa no ho tenim en compte. Per als càlculs, hem de trobar la resistència tèrmica dels panells de fusta i una capa de llana mineral. Utilitzem els seus coeficients de conductivitat tèrmica i gruix.

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

R_min.cotó=0.05/0.039=1.28

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

R_teulades=0.27+1.28=1.55

La zona del sostre és la mateixa que el terra.

S _sostre = 120

A continuació, es calculen les pèrdues de calor del sostre tenint en compte el coeficient L=1.

Q_sostre=120×1×48/1.55=3717

Un total de 3717 W travessen el sostre.

La taula mostra els materials d'aïllament populars per a sostres i els seus coeficients de conductivitat tèrmica. L'escuma de poliuretà és l'aïllament més eficaç; la palla té el coeficient de pèrdua de calor més alt

Per determinar la pèrdua total de calor d'una casa, cal sumar les pèrdues de calor de parets, finestres, portes, sostre i terra.

Q_{en general}=1810+1190+347+1885+3717=8949 W

Per escalfar una casa amb els paràmetres especificats, necessiteu 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 les persones es mouen per la casa, en obrir portes i finestres d'entrada.

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

Q_inf=0,33×K×V×dT

En l'expressió:

• K - el tipus de canvi d'aire calculat, per a les sales d'estar el coeficient és de 0,3, per a habitacions climatitzades - 0,8, per a la cuina i el bany - 1.
• V - el volum de l'habitació, calculat tenint en compte l'alçada, la llargada i l'amplada.
• dT - diferència de temperatura entre l'entorn i l'edifici residencial.

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

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

L'alçada de l'habitació és de 2,7 m, l'amplada és de 10 m, la longitud és de 12 m. Coneixent aquestes dades, podeu trobar el seu volum.

V=2,7 × 10 × 12=324

La diferència de temperatura serà igual

dT=48

Prenem 0,3 com a coeficient K. Aleshores

Q_inf=0.33×0.3×324×48=1540

S'ha de sumar Q a l'indicador Q total calculat_inf. Finalment

Q_{en general}=1540+8949=10489.

En total, tenint en compte la infiltració, la pèrdua de calor de l'habitatge serà de 10489 W o 10,49 kW.

Càlcul de la potència de la caldera

Quan es calcula la potència de la caldera, cal utilitzar un factor de seguretat d'1,2. És a dir, la potència serà igual a:

W = Q × k

Aquí:

• Q - Pèrdues de calor de l'edifici.
• k - Factor de seguretat.

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

W=10489×1,2=12587 W.

Tenint en compte el factor de seguretat, la potència de la 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 competent de la pèrdua de calor i la potència d'una caldera de gas mitjançant fórmules o mètodes de programari us permet determinar amb gran precisió els paràmetres de l'equip necessaris, cosa que permet eliminar els costos de combustible no raonables.

Si us plau, escriviu els comentaris al formulari de bloc següent. Expliqueu-nos com heu calculat les pèrdues de calor abans de comprar un equip de calefacció per a la vostra pròpia casa rural o casa de camp. Fer preguntes, compartir informació i fotografies sobre el tema.