Càlcul del sistema de calefacció d'una casa privada: regles i exemples de càlcul
Escalfar una casa particular és un element necessari per a un habitatge còmode. Accepteu que la disposició del complex de calefacció s'ha d'abordar amb cura, perquè... els errors seran costosos.Però mai has fet aquests càlculs i no saps com fer-los correctament?
L'ajudarem: al nostre article veurem detalladament com calcular el sistema de calefacció d'una casa privada per reposar eficaçment la pèrdua de calor durant els mesos d'hivern.
Donarem exemples concrets, complementant l'article amb fotos visuals i consells de vídeo útils, així com taules rellevants amb indicadors i coeficients necessaris per als càlculs.
El contingut de l'article:
Pèrdua de calor d'una casa particular
L'edifici perd calor a causa de la diferència de temperatures de l'aire dins i fora de la casa. Com més gran sigui l'àrea de l'envoltant de l'edifici (finestres, sostre, parets, fonaments), més gran serà la pèrdua de calor.
També pèrdua d'energia tèrmica associats als materials de les estructures de tancament i les seves dimensions. Per exemple, la pèrdua de calor de les parets primes és més gran que de les parets gruixudes.
Eficaç càlcul de la calefacció per a una casa particular, ha de tenir en compte els materials utilitzats en la construcció d'estructures de tancament.
Per exemple, amb el mateix gruix de parets de fusta i maó, condueixen la calor amb diferents intensitats: la pèrdua de calor a través de les estructures de fusta és més lenta. Alguns materials transmeten millor la calor (metall, maó, formigó), altres pitjor (fusta, llana mineral, escuma de poliestirè).
L'atmosfera a l'interior d'un edifici residencial està indirectament relacionada amb l'ambient de l'aire exterior. Parets, obertures de finestres i portes, sostre i fonaments a l'hivern transfereixen la calor de la casa a l'exterior, subministrant fred a canvi. Representen el 70-90% de la pèrdua total de calor de la casa.
Les fuites constants d'energia tèrmica durant la temporada de calefacció també es produeixen mitjançant la ventilació i el clavegueram.
En calcular la pèrdua de calor de la construcció d'habitatges individuals, normalment no es tenen en compte aquestes dades. Però incloure les pèrdues de calor a través dels sistemes de clavegueram i ventilació en el càlcul tèrmic global d'una casa segueix sent la decisió correcta.
És impossible calcular el circuit de calefacció autònom d'una casa de camp sense avaluar la pèrdua de calor de les seves estructures de tancament. Més precisament, no funcionarà determinar la potència de la caldera de calefacció, suficient per escalfar la casa a les gelades més severes.
L'anàlisi del consum real d'energia tèrmica a través de les parets ens permetrà comparar els costos de l'equip de la caldera i del combustible amb els costos d'aïllament tèrmic de les estructures de tancament.
Al cap i a la fi, com més eficient sigui energèticament una casa, és a dir. Com menys energia tèrmica perdi durant els mesos d'hivern, menor serà el cost de compra de combustible.
Per calcular correctament el sistema de calefacció necessitareu coeficient de conductivitat tèrmica materials de construcció comuns.
Càlcul de la pèrdua de calor a través de les parets
Utilitzant l'exemple d'una casa de camp convencional de dos pisos, calcularem la pèrdua de calor a través de les seves estructures de paret.
Dades inicials:
- una “caixa” quadrada amb murs de façana de 12 m d'amplada i 7 m d'alçada;
- Hi ha 16 obertures als murs, cada zona fa 2,5 m2;
- material de paret de la façana: maó ceràmic massís;
- gruix de paret - 2 maons.
A continuació, calcularem un grup d'indicadors que conformen el valor total de la pèrdua de calor a través de les parets.
Índex de 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 tèrmica.
Per a diversos materials estructurals, les dades sobre el coeficient de conductivitat tèrmica es presenten a les imatges de dalt i de sota.
La nostra paret condicional està construïda amb maons sòlids de ceràmica, el coeficient de conductivitat tèrmica dels quals és de 0,56 W/mOC. El seu gruix, tenint en compte la maçoneria de la planta central, és de 0,51 m Dividint el gruix de la paret pel coeficient de conductivitat tèrmica del maó, obtenim la resistència a la transferència de calor de la paret:
0,51 : 0,56 = 0,91 W/m2 × oAMB
Arrodonim el resultat de la divisió a dos decimals; no calen dades més precises sobre la resistència a la transferència de calor.
Zona de paret exterior
Com que l'exemple és un edifici quadrat, l'àrea de les seves parets es determina multiplicant l'amplada per l'alçada d'una paret i després pel nombre de parets exteriors:
12 7 4 = 336 m2
Així doncs, coneixem l'àrea dels murs de la façana. Però què passa amb les obertures de finestres i portes, que en conjunt ocupen 40 m2 (2,5 16 = 40 m2) paret de façana, cal tenir-los en compte?
De fet, com calcular correctament calefacció autònoma en casa de fusta sense tenir en compte la resistència a la transferència de calor de les estructures de finestres i portes.
Si necessiteu calcular la pèrdua de calor d'un edifici gran o d'una casa càlida (eficiència energètica), sí, tenint en compte els coeficients de transferència de calor dels marcs de les finestres i les portes d'entrada en el càlcul serà correcte.
Tanmateix, per als edificis de construcció d'habitatges individuals de poca alçada construïts amb materials tradicionals, es poden descuidar les obertures de portes i finestres. Aquells. no resteu la seva superfície de la superfície total dels murs de la façana.
Pèrdua general de calor de les parets
Descobrim la pèrdua de calor d'una paret per metre quadrat quan la temperatura de l'aire dins i fora de la casa difereix un grau.
Per fer-ho, dividiu la unitat per la resistència a la transferència de calor de la paret, calculada anteriorment:
1: 0,91 = 1,09 W/m2·OAMB
Coneixent la pèrdua de calor per metre quadrat del perímetre de les parets exteriors, és possible determinar la pèrdua de calor a determinades temperatures exteriors.
Per exemple, si la temperatura a la casa és de +20 OC, i fora -17 OC, la diferència de temperatura serà de 20+17=37 OC. En aquesta situació, la pèrdua total de calor de les parets de la nostra casa condicional serà:
0,91 336 37 = 11313 W,
On: 0,91 - resistència a la transferència de calor per metre quadrat de paret; 336 - àrea dels murs de la façana; 37 - diferència de temperatura entre l'ambient de l'habitació i el del carrer.
Recalculem el valor de pèrdua de calor resultant en quilowatts-hora; són més convenients per a la percepció i els càlculs posteriors de la potència del sistema de calefacció.
Pèrdua de calor de les parets en quilowatts-hora
Primer, anem a esbrinar quanta energia tèrmica passarà per les parets en una hora amb una diferència de temperatura de 37 OAMB.
Us recordem que el càlcul es realitza per a una casa amb característiques estructurals seleccionades condicionalment per als càlculs de demostració:
11313 · 1 : 1000 = 11,313 kWh,
On: 11313 és la quantitat de pèrdua de calor obtinguda anteriorment; 1 hora; 1000 és el nombre de watts en un quilowatt.
Per calcular la pèrdua de calor per dia, multipliqueu la pèrdua de calor resultant per hora per 24 hores:
11.313 24 = 271.512 kWh
Per a més claredat, esbrineu la pèrdua d'energia tèrmica per a una temporada de calefacció completa:
7 30 271,512 = 57017,52 kWh,
On: 7 és el nombre de mesos de la temporada de calefacció; 30 - nombre de dies en un mes; 271.512 - pèrdua de calor diària de les parets.
Així doncs, la pèrdua de calor estimada d'un habitatge amb les característiques de les estructures de tancament seleccionades anteriorment serà de 57.017,52 kWh durant set mesos de la temporada de calefacció.
Tenint en compte la influència de la ventilació en una casa privada
A tall d'exemple, calcularem les pèrdues de calor per ventilació durant la temporada de calefacció per a una casa de camp de forma quadrada convencional, amb un mur de 12 metres d'amplada i 7 metres d'alçada.
Sense tenir en compte el mobiliari i les parets interiors, el volum intern de l'atmosfera en aquest edifici serà:
12 12 7 = 1008 m3
A temperatura de l'aire +20 OC (norma durant la temporada de calefacció), la seva densitat és de 1,2047 kg/m3, i la capacitat calorífica específica és 1,005 kJ/(kg·OAMB).
Calculem la massa de l'atmosfera a la casa:
1008 · 1,2047 = 1214,34 kg,
On: 1008 és el volum de l'atmosfera domèstica; 1.2047 - densitat de l'aire a t +20 OAMB .
Suposem un canvi de cinc vegades en el volum d'aire a les instal·lacions de la casa. Tingueu en compte que exactament requeriment de volum de subministrament L'aire fresc depèn del nombre de residents de la casa.
Amb una diferència de temperatura mitjana entre la casa i el carrer durant la temporada de calefacció igual a 27 OC (20 ODes de casa, -7 ODe l'atmosfera externa), es necessita la següent energia tèrmica al dia per escalfar l'aire de subministrament fred:
5 27 1214,34 1,005 = 164755,58 kJ,
On: 5 és el nombre de canvis d'aire interior; 27 - diferència de temperatura entre les atmosferes de l'habitació i del carrer; 1214,34 - densitat de l'aire a t +20 OAMB; 1.005 és la capacitat calorífica específica de l'aire.
Convertim quilojoules a quilowatts-hora dividint el valor pel nombre de kilojoules en un quilowatt-hora (3600):
164755,58 : 3600 = 45,76 kWh
Després d'esbrinar el cost de l'energia tèrmica per escalfar l'aire de la casa quan es substitueix cinc vegades mitjançant la ventilació forçada, podem calcular la pèrdua de calor "aire" per a una temporada de calefacció de set mesos:
7 30 45,76 = 9609,6 kWh,
On: 7 és el nombre de mesos "escalfats"; 30 és el nombre mitjà de dies en un mes; 45,76 - consum diari d'energia tèrmica per escalfar l'aire de subministrament.
El consum d'energia de la ventilació (infiltració) és inevitable, ja que és vital actualitzar l'aire de les instal·lacions de la casa.
Cal calcular les necessitats de calefacció de l'atmosfera d'aire canviant de la casa, resumir-les amb la pèrdua de calor a través de l'envoltant de l'edifici i tenir-les en compte a l'hora d'escollir una caldera de calefacció. Hi ha un altre tipus de consum d'energia tèrmica, l'últim és la pèrdua de calor al clavegueram.
Consum d'energia per a la preparació d'ACS
Si durant els mesos càlids l'aigua freda arriba de l'aixeta a la casa, aleshores durant la temporada de calefacció està gelada, amb una temperatura no superior a +5 OC. Banyar-se, rentar els plats i fer la bugada és impossible sense escalfar l'aigua.
L'aigua recollida a la cisterna del vàter entra en contacte a través de les parets amb l'ambient de la llar, traient una mica de calor. Què passa amb l'aigua que s'escalfa per la combustió de combustible no gratuït i es gasta en necessitats domèstiques? S'aboca a la claveguera.
Vegem un exemple. Diguem que una família de tres utilitza 17 m3 aigua mensualment. 1000 kg/m3 és la densitat de l'aigua i 4,183 kJ/kgOC és la seva capacitat calorífica específica.
Que la temperatura mitjana de calefacció de l'aigua destinada a necessitats domèstiques sigui de +40 OC. En conseqüència, la diferència de temperatura mitjana entre l'aigua freda que entra a la casa (+5 OC) i s'escalfa en una caldera (+30 OC) en resulten 25 OAMB.
Per calcular les pèrdues de calor del clavegueram considerem:
17 1000 25 4,183 = 1777775 kJ,
On: 17 és el volum mensual de consum d'aigua; 1000 és la densitat de l'aigua; 25 - diferència de temperatura entre l'aigua freda i l'aigua calenta; 4.183 - capacitat calorífica específica de l'aigua;
Per convertir kilojoules a quilowatts-hora més comprensibles:
1777775 : 3600 = 493,82 kWh
Així, durant el període de set mesos de la temporada de calefacció, l'energia tèrmica entra al clavegueram en una quantitat de:
493,82 7 = 3456,74 kWh
El consum d'energia tèrmica per escalfar aigua per a necessitats higièniques és petit en comparació amb la pèrdua de calor a través de les parets i la ventilació. Però també són costos energètics que carreguen la caldera o caldera de calefacció i provoquen consum de combustible.
Càlcul de la potència de la caldera de calefacció
La caldera com a part del sistema de calefacció està dissenyada per compensar la pèrdua de calor de l'edifici. I també, per si de cas sistema de doble circuit o en equipar la caldera amb una caldera de calefacció indirecta per escalfar aigua per necessitats higièniques.
Calculant la pèrdua de calor diària i el consum d'aigua calenta "al clavegueram", podeu determinar amb precisió la potència de la caldera necessària per a una casa de camp d'una àrea determinada i les característiques de les estructures de tancament.
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 per escalfar l'atmosfera d'aire canviant de l'interior.
Es requereixen dades sobre la pèrdua de calor en quilowatts-hora per dia; en el cas d'una casa convencional, calculada com a exemple, això és:
271,512 + 45,76 = 317,272 kWh,
On: 271.512 - pèrdua de calor diària de les parets exteriors; 45,76 - pèrdua de calor diària per escalfar l'aire de subministrament.
En conseqüència, la potència de calefacció necessària 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 potència de disseny de la caldera no serà suficient, ja que amb una gran diferència de temperatura entre l'ambient de l'habitació i el carrer, la pèrdua de calor de l'edifici augmentarà bruscament.
Aixo es perqué triar una caldera d'acord amb el càlcul mitjà dels costos d'energia tèrmica, no val la pena: és possible que no pugui fer front a les gelades severes.
Seria racional augmentar la potència requerida de l'equip de la caldera en un 20%:
13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 kW
Per calcular la potència requerida del segon circuit de la caldera que escalfa l'aigua per rentar plats, banyar-se, etc., cal dividir el consum mensual de calor de les pèrdues de calor del "clavament" pel nombre de dies del mes i per 24 hores. :
493.82:30:24 = 0,68 kW
Segons els càlculs, la potència òptima de la caldera per a la casa de camp d'exemple és de 15,86 kW per al circuit de calefacció i 0,68 kW per al circuit de calefacció.
Selecció de radiadors de calefacció
Tradicionalment potència de calefacció del radiador Es recomana triar segons l'àrea de l'habitació climatitzada i amb una sobreestimació del 15-20% de les necessitats d'energia, per si de cas.
Utilitzant un exemple, mirem com de correcta la metodologia per triar un radiador és "10 m2 d'àrea - 1,2 kW".
Dades inicials: habitació cantonera al primer nivell d'un edifici d'habitatge individual de dues plantes; paret exterior feta de maons ceràmics de doble fila; ample de l'habitació 3 m, llargada 4 m, alçada del sostre 3 m.
Utilitzant un esquema de selecció simplificat, es proposa calcular l'àrea de l'habitació, considerem:
3 (amplada) 4 (longitud) = 12 m2
Aquells. la potència requerida del radiador de calefacció amb un augment 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 de l'habitació afecta la pèrdua d'energia tèrmica menys que la superfície de les seves parets, orientades per un costat a l'exterior de l'edifici (façana).
Per tant, calcularem exactament l'àrea de les parets del "carrer" presents a l'habitació:
3 (amplada) 3 (alçada) + 4 (longitud) 3 (alçada) = 21 m2
Coneixent l'àrea de les parets que transfereixen la calor "al carrer", calcularem la pèrdua de calor si les temperatures de l'habitació i del carrer difereixen en 30O (a la casa +18 OC, fora -12 OC), i immediatament en quilowatts-hora:
0,91 21 30: 1000 = 0,57 kW,
On: 0,91 - resistència a la transferència de calor m2 de les parets de l'habitació orientades a l'exterior; 21 - àrea de parets del "carrer"; 30 - diferència de temperatura dins i fora de la casa; 1000 és el nombre de watts en un quilowatt.
Resulta que per compensar la pèrdua de calor a través dels murs de la façana d'aquesta estructura, a 30O A causa de la diferència de temperatures a l'habitatge i a l'exterior, n'hi ha prou amb calefacció amb una capacitat de 0,57 kWh. Augmentem la potència necessària un 20, fins i tot un 30%: obtenim 0,74 kWh.
Per tant, els requisits reals de potència de calefacció poden ser significativament inferiors a l'esquema comercial "1,2 kW per metre quadrat d'àrea de l'habitació".
A més, el càlcul correcte de la potència requerida dels radiadors de calefacció reduirà el volum refrigerant al sistema de calefacció, que reduirà la càrrega de la caldera i els costos de combustible.
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
On surt la calor de la casa? Les respostes les proporcionen un vídeo visual:
El vídeo explica el procediment per calcular la pèrdua de calor d'una casa a través de l'envoltant de l'edifici. Coneixent la pèrdua de calor, podeu calcular amb precisió la potència del sistema de calefacció:
Per obtenir 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 es fa més cara cada any: els preus dels combustibles augmenten. I sempre no hi ha prou calor. És impossible ser indiferent al consum d'energia d'una casa de camp: no és completament rendible.
D'una banda, cada nova temporada de calefacció costa cada cop més al propietari. D'altra banda, aïllar les parets, els fonaments i el sostre d'una casa de camp costa molts diners. Tanmateix, com menys calor surti de l'edifici, més barat serà escalfar-lo.
Preservar 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 depèn de l'estat de la casa i de la qualitat de l'aïllament de les seves estructures de tancament. El principi de "kilowatts per 10 metres quadrats d'àrea" funciona en una casa de camp en condicions mitjanes de les façanes, el sostre i els fonaments.
Has calculat tu mateix el sistema de calefacció de casa teva? O heu notat una discrepància en els càlculs que es donen a l'article? Comparteix la teva experiència pràctica o la quantitat de coneixements teòrics deixant un comentari al bloc de sota d'aquest article.
És bo que ara sigui possible calcular correctament el sistema de calefacció d'una casa particular. Evitant errors en la planificació, estalviem molts diners, temps i nervis, alhora que obtenim unes condicions de vida còmodes. Abans, tot es feia a ull, per caprici, i sovint més tard s'havia d'acabar o refer completament. És fantàstic que s'apliqui la ciència.
Si voleu una casa càlida i acollidora, heu de calcular el sistema de calefacció. Afortunadament, ara hi ha moltes calculadores en línia a Internet que simplifiquen la tasca.