Càlcul de la potència de les calderes de calefacció per a una casa particular

La comoditat de les persones que es queden a l'interior, especialment a la temporada d'hivern, depèn en gran mesura de la temperatura de l'aire que l'envolta. Per tant, entre les comunicacions d’enginyeria, equipades en locals residencials, el sistema de calefacció ocupa el primer lloc. En condicions urbanes, els problemes relacionats amb la calefacció d’apartaments es resolen més sovint de manera centralitzada, però, en cases particulars, els seus propietaris han d’equipar sistemes de calefacció autònoms, l’element principal dels quals és una caldera d’aigua calenta. L'eficiència de tot el sistema depèn de les característiques tècniques i econòmiques d'aquest últim.

Com es calcula la potència de la caldera

La potència d'una caldera de calefacció és l'indicador principal que caracteritza les seves capacitats associades a un escalfament òptim dels locals durant les càrregues màximes. El més important aquí és calcular correctament la quantitat de calor que cal per escalfar-los. Només en aquest cas serà possible triar la caldera adequada per escalfar una casa privada en termes de potència.

Per calcular la potència d'una caldera per a una casa, s'utilitzen diversos mètodes, en els quals es pren com a base l'àrea o el volum de les habitacions climatitzades. Més recentment, la potència necessària d'una caldera de calefacció es va determinar utilitzant els anomenats coeficients de casa establerts per a diferents tipus de cases dins (W / m2):

• 130 ... 200 - cases sense aïllament tèrmic;
• 90 ... 110 - cases amb façana parcialment aïllada;
• 50 ... 70 - cases construïdes amb tecnologies del segle XXI.

Multiplicant la superfície de la casa pel coeficient de la casa corresponent, vam obtenir la potència necessària de la caldera de calefacció.

Càlcul de la potència de la caldera segons les dimensions geomètriques de la sala

Podeu calcular aproximadament la potència de la caldera per escalfar una casa per la seva superfície. En aquest cas, s’utilitza la fórmula:

Wcat = S * Wud / 10on:

• Wcat - potència nominal de la caldera, kW;
• S - la superfície total de l'habitació climatitzada, metres quadrats;
• Fusta - potència específica de la caldera, que cau sobre cada 10 metres quadrats. zona climatitzada.

En el cas general, se suposa que, en funció de la regió on es troba la sala, el valor de la potència específica de la caldera és (kW \ M. quadrats):

• per a les regions del sud: 0,7 ... 0,9;
• per a zones del carril central - 1,0 ... 1,2;
• per a Moscou i la regió de Moscou: 1,2 ... 1,5;
• per a les regions del nord: 1,5 ... 2,0.

La fórmula anterior per calcular una caldera per escalfar una casa per superfície s’utilitza en els casos en què la unitat de calefacció d’aigua només s’utilitzarà per escalfar habitacions amb una alçada no superior a 2,5 m.

Si se suposa que a la sala s’instal·larà una caldera de doble circuit que, a més de la calefacció, haurà de proporcionar als usuaris aigua calenta, la potència calculada obtinguda s’ha d’incrementar un 25%.

Si l’alçada del local escalfat supera els 2,5 m, el resultat obtingut es corregeix multiplicant-lo pel coeficient Kv. Kv = N / 2,5, on N és l'alçada real de l'habitació, m.

En aquest cas, la fórmula final té aquest aspecte: P = (S * Wsp / 10) * Kv

Aquest mètode de càlcul de la potència necessària, que ha de tenir una caldera de calefacció, és adequat per a edificis petits amb golfes aïllats, presència d’aïllament tèrmic de parets i finestres (doble vidre), etc.En altres casos, el resultat obtingut com a resultat d’un càlcul aproximat pot conduir al fet que la caldera adquirida no pugui funcionar amb normalitat. Al mateix temps, una potència excessiva o insuficient contribueix a l'aparició de diversos problemes indesitjables per a l'usuari:

• reducció dels indicadors tècnics i econòmics de la caldera;
• fallada en el funcionament dels sistemes d'automatització;
• desgast ràpid de peces i components;
• condensació a la xemeneia;
• obstrucció de la xemeneia amb productes de combustió incompleta de combustible, etc .;

Per obtenir resultats més precisos, cal tenir en compte la quantitat de pèrdues de calor reals a través d’elements individuals dels edificis (finestres, portes, parets, etc.).

Càlcul actualitzat de la capacitat de la caldera

El càlcul del sistema de calefacció, que inclou una caldera de calefacció, s’ha de realitzar individualment per a cada objecte. A més de les seves dimensions geomètriques, és important tenir en compte diversos paràmetres:

• la presència de ventilació forçada;
• zona climàtica;
• disponibilitat de subministrament d’aigua calenta;
• el grau d’aïllament d’elements individuals de l’objecte;
• la presència de golfes i soterrani, etc.

En general, la fórmula per a un càlcul més precís de la potència de la caldera és la següent:

Wcat = Qt * Kzapon:

• Qt - pèrdua de calor de l'objecte, kW.
• Kzap - el factor de seguretat, pel valor del qual es recomana augmentar la capacitat de disseny de l'objecte. Com a regla general, el seu valor oscil·la entre 1,15 i 1,20 (15-20%).

Les pèrdues de calor previstes es determinen mitjançant les fórmules:

Qt = V * ΔT * Kp / 860, V = S * H; On:

• V - el volum de l'habitació, metres cúbics;
• ΔT - diferència entre la temperatura de l'aire exterior i l'interior, ° С;
• Cr - coeficient de dissipació, en funció del grau d’aïllament tèrmic de l’objecte.

El factor de dissipació es selecciona en funció del tipus d’edifici i del grau d’aïllament tèrmic.

• Objectes sense aïllament tèrmic: hangars, barraques de fusta, estructures de ferro ondulat, etc. - Cr = 3,0 ... 4,0.
• Edificis amb un baix nivell d’aïllament tèrmic: parets d’un totxo, finestres de fusta, sostre de pissarra o ferro - Kr es considera igual a 2.0 ... 2.9.
• Cases amb un grau mitjà d’aïllament tèrmic: parets de dos maons, un nombre reduït de finestres, un sostre estàndard, etc. - Cr és 1,0 ... 1,9.
• Edificis moderns i ben aïllats: calefacció per terra radiant, finestres de doble vidre, etc. - El Cr està en el rang de 0,6 ... 0,9.

Per facilitar que el consumidor trobi una caldera de calefacció, molts fabricants col·loquen calculadores especials als seus llocs web i distribuïdors. Amb la seva ajuda, introduint la informació necessària en els camps adequats, és possible determinar amb un alt grau de probabilitat per a quina àrea està dissenyada, per exemple, una caldera de 24 kW.

Com a regla general, aquesta calculadora calcula segons les dades següents:

• el valor mitjà de la temperatura exterior a la setmana més freda de la temporada d’hivern;
• temperatura de l'aire a l'interior de l'objecte;
• la presència o absència de subministrament d'aigua calenta;
• dades sobre el gruix de parets i terres exteriors;
• materials a partir dels quals es fabriquen terres i parets exteriors;
• alçada del sostre;
• dimensions geomètriques de totes les parets externes;
• el nombre de finestres, les seves mides i una descripció detallada;
• informació sobre la presència o absència de ventilació forçada.

Després de processar les dades obtingudes, la calculadora proporcionarà al client la potència necessària de la caldera de calefacció i també indicarà el tipus i la marca de la unitat que compleix la sol·licitud. A la taula es mostra un exemple de càlcul d’una línia de calderes de gas dissenyades per escalfar cases de diferents mides:

Nota per a la columna 11: Нс - caldera atmosfèrica muntada, А - caldera de peu, Нд - caldera turboalimentada de paret.

Segons els mètodes anteriors, es calcula la potència de la caldera de gas. Tot i això, també es poden utilitzar per calcular les característiques de potència de les unitats de calefacció d’aigua que funcionen amb altres tipus de combustible.

Comptabilitat de pèrdues de calor

Quan es comença a desenvolupar un sistema de calefacció autònom, cal conèixer en primer lloc quanta calor surt al carrer durant les gelades més severes a través de les anomenades estructures tancants. Aquests inclouen parets, finestres, terres i terrats. Només determinant la quantitat de pèrdua de calor, serà possible atendre la selecció d'una font de calor amb energia adequada. Cal tenir en compte que la pèrdua de calor per l’edifici durant la temporada d’hivern no es produeix només a través de les estructures tancades. Una part important de la calor generada (fins a un 30%) es destina a escalfar aire fred que prové del carrer a causa de la ventilació natural.

La quantitat total de calor necessària per escalfar l'habitació està determinada per la fórmula:

Q = Qconstruct + Qairon:

• Qconstruct - la quantitat de calor perduda a través d'una estructura del mateix tipus, W;
• Qair - la quantitat de calor consumida per escalfar l'aire que surt del carrer, W.

En resum, els valors obtinguts com a resultat dels càlculs determinen la càrrega total de calor del sistema de calefacció de tot l'edifici.

Totes les mesures es realitzen a l'exterior de l'edifici, capturant les seves cantonades sense cap defalliment. En cas contrari, el càlcul de la pèrdua de calor serà imprecís.

Hi ha altres maneres de fugir de calor a les habitacions, per exemple, mitjançant una campana de cuina, portes i finestres obertes, esquerdes a les estructures, etc. No obstant això, la quantitat de calor perduda per aquestes raons pràcticament no supera el 5% de la pèrdua total de calor i, per tant, no es té en compte en els càlculs ...

Càlcul de la pèrdua de calor mitjançant estructures tancades

La complexitat del càlcul rau en el fet que s’ha de dur a terme per a cada habitació per separat, examinant, mesurant i avaluant detingudament l’estat de cadascun dels seus elements adjacents a l’entorn. Només en aquest cas és possible tenir en compte tota la calor que surt de la casa.

En funció dels resultats de les mesures, es determina l'àrea S de cada element de les estructures tancants, que després s'insereix a la fórmula bàsica per calcular la quantitat d'energia tèrmica perduda:

Qconstr = 1 / R * (Tv-Tn) * S * (1 + Σβ), R = δ / λ; On:

• R - resistència tèrmica del material de construcció, M. sq. ° С / W;
• δ - conductivitat tèrmica del material de construcció, W / m ° С);
• λ - gruix del material de construcció, m;
• S - l'àrea de la tanca exterior, metres quadrats;
• TV - temperatura de l'aire interior, ° С;
• Tn - la temperatura de l'aire més baixa de la temporada d'hivern, ° С;
• β - pèrdua de calor, que depèn de l'orientació de l'edifici.

Si l'estructura consta de diversos materials, per exemple, una paret de maó amb aïllament, el valor de la resistència tèrmica R es calcula per separat per a cadascun d'aquests materials i es resumeix a continuació.

Les pèrdues de calor, en funció de l'orientació de l'edifici, es seleccionen en funció de l'orientació de l'element de tancament:

• al costat nord - β = 0,1;
• a l'oest o sud-est - β = 0,05;
• al sud o al sud-oest - β = 0.

El càlcul de les pèrdues de calor a través dels elements de les estructures tancants es realitza per a cada habitació de l’edifici i, a continuació, resumint-les, s’obté el valor previst de les pèrdues de calor totals que hi ha. Després d'això, es procedeix al càlcul a l'habitació següent. Com a resultat del treball realitzat, el propietari de la casa podrà identificar les formes de màxima fuita de calor i eliminar les causes de la seva aparició.

Càlcul de la calor consumida per escalfar l'aire de ventilació

La quantitat de calor que es consumeix per escalfar l'aire de ventilació en alguns casos arriba al 30% de les pèrdues d'energia calorífica totals. Es tracta d’un valor prou gran, que no és pràctic per ignorar. Per calcular la quantitat de calor que es forçarà a gastar en escalfar l'aire de subministrament, s'utilitza la següent fórmula:

Qair = c * m * (Tv-Tn)on:

• c - la capacitat tèrmica de la barreja d'aire, el valor de la qual és de 0,28 W / kg ° C;
• m - Cabal massiu d'aire que entra a l'habitació des del carrer, kg.

El cabal massiu d'aire que entra a l'habitació des de l'exterior es determina assumint que l'aire es renova a tota la casa 1 vegada per hora.En aquest cas, sumant els volums de totes les habitacions, s’obté el valor volumètric del flux d’aire. Després, utilitzant el valor de la densitat de l’aire, el seu volum es converteix en massa. Aquí cal tenir en compte el fet que la densitat de l’aire depèn de la seva temperatura.

Substituint tots els valors coneguts a la fórmula anterior, es determina la quantitat de calor necessària per escalfar l'aire de subministrament.

Errors comuns

El càlcul d’un sistema de calefacció autònom és un procés complex que consisteix en diversos procediments interrelacionats, pas a pas:

1. Càlcul de les pèrdues de calor de l'objecte.
2. Determinació del règim de temperatura de les habitacions individuals i de l’edifici en el seu conjunt.
3. Càlcul de la potència de les bateries del radiador de calefacció.
4. Càlcul hidràulic del sistema de calefacció.
5. Càlcul de la potència de la caldera de calefacció.
6. Determinació del volum total del sistema de calefacció autònom.

El càlcul tèrmic d’un sistema de calefacció no és un estudi teòric, sinó un resultat precís i raonable, la implementació pràctica del qual us permetrà seleccionar correctament tots els components necessaris i equipar un sistema de calefacció eficaç que ha estat funcionant sense problemes durant molts anys. .

El principal error que cometen molts propietaris de cases particulars és ignorar algunes etapes del càlcul. Creuen que, per resoldre el problema, n'hi ha prou amb triar una caldera més potent, centrant-se només en les dades d'un càlcul aproximat de la seva potència sobre l'àrea de l'habitació. Aquest enfocament amenaça amb costos operatius innecessaris i sovint condueix al fet que la caldera funcionarà constantment, que les bateries del radiador estaran calentes i la sala estarà freda. En aquest cas, cal tornar a l’estat original i fer un càlcul complet del sistema de calefacció. Només així es pot començar a eliminar les deficiències causades per errors crítics en els càlculs.