El disseny de qualsevol sistema de calefacció comença amb el càlcul dels seus paràmetres bàsics. En primer lloc, es tracta de la càrrega òptima del subministrament de calor. Per tant, abans de comprar l’equip necessari, heu de calcular la potència del sistema de calefacció: calderes, radiadors, bombes, bateries.
Per què necessiteu un càlcul de la calefacció?
La tasca que defineix la realització de càlculs és optimitzar els costos addicionals. La potència mínima requerida de la caldera afectarà directament el consum del subministrador d'energia. Però l’estalvi hauria d’estar dins d’uns límits raonables.
L’objectiu principal del subministrament de calor és mantenir un nivell de temperatura confortable als habitatges. Hi influeix la potència nominal dels radiadors de calefacció de ferro colat, la pèrdua de calor de l’edifici i els paràmetres de la caldera.
Per a la selecció correcta dels equips, heu de calcular correctament els seus paràmetres. Això es pot fer mitjançant programes especialitzats o de forma independent, mitjançant determinades fórmules.
A més, els experts recomanen calcular la potència de la caldera de calefacció i altres components del sistema per a:
- Planificar el cost de la compra d’equips... Com més gran sigui la potència nominal de la caldera o la dissipació de calor de la bateria, més elevat serà el seu cost. Com a resultat, això afectarà el pressupost de tot l’esdeveniment per a l’arranjament del subministrament de calor;
- Programació correcta de la càrrega del sistema... El càlcul correcte de la potència de la bomba per a la calefacció us permetrà conèixer la càrrega màxima i mínima de l’equip quan canvien els factors externs: la temperatura exterior, a les habitacions de la casa;
- Modernització del sistema... Si els costos de calefacció són elevats, reduir-los és una prioritat per minimitzar el manteniment. Per fer-ho, calculeu la potència de la bateria de calefacció i d'altres components.
Després d’haver decidit que sense calcular les dades bàsiques, és impossible començar a comprar material i components per organitzar el subministrament de calor, s’hauria de triar mètodes de càlcul. En primer lloc, es reconeixen les característiques de cada component per separat: la caldera, la bomba del radiador. A continuació, els seus paràmetres s’introdueixen al programa de calefacció i es tornen a comprovar. La mateixa tècnica s’utilitza per calcular l’escalfament de l’hivernacle.
El tipus de portador d’energia utilitzat afecta el càlcul de la potència d’una caldera de calefacció de gas. Cal decidir amb antelació quin tipus de gas s’utilitzarà, principal o liquat.
Determinació de la pèrdua de calor a casa
En la primera fase, cal calcular correctament la quantitat de calor que passarà per les parets exteriors, les finestres i les portes de l'edifici. El funcionament del subministrament de calor ha de compensar aquestes pèrdues i, a partir de les dades obtingudes, es realitzarà un càlcul addicional de la capacitat de la bomba de circulació per a calefacció, caldera i bateries.
El paràmetre que defineix és la resistència a la transferència de calor de les parets i les estructures de les finestres. Aquest és l’indicador invers de la conductivitat tèrmica dels materials. És impossible fer una selecció de la potència de la caldera de calefacció sense conèixer aquests valors. Per tant, abans d’iniciar els càlculs, heu d’esbrinar el gruix de les parets i el material amb què estan fetes.
Es recomana que us familiaritzeu amb el contingut de SNiP II-3-79, així com de SNiP 23-02-2003.Aquests documents indiquen els valors estàndard de la resistència a la transferència de calor per a diferents regions de Rússia. Coneixent-los, podeu resoldre la qüestió de com calcular la potència d’un radiador de calefacció. Cada material té un valor específic de transferència de calor. Les dades sobre els més habituals per a la construcció d’edificis residencials es poden treure de taules estàndard.
Però això no és suficient per calcular encara més la potència dels radiadors de calefacció d’acer. A més, haureu de conèixer el gruix de cada tipus de material utilitzat per construir parets. La relació d’aquest valor amb el coeficient de transferència de calor serà el valor desitjat:
R = D / λ
On R - resistència a la transferència de calor;D - gruix del material;Λ - resistència a la transferència de calor.
En el futur, s’utilitzarà per calcular la potència necessària de la caldera de calefacció. Es recomana aquest pas de càlcul. Només coneixent la resistència real de les parets es pot determinar la potència nominal de tot el sistema de calefacció.
El càlcul no té en compte la característica de la rosa dels vents de cada regió específica. Les dades al respecte només afecten el càlcul dels edificis de diverses plantes.
Característiques del càlcul de la potència de diverses calderes de calefacció
Per a la correcta selecció de la potència de la caldera de calefacció, es determinen prèviament amb el seu lloc d’instal·lació, el tipus de sistema de subministrament de calor (obert, tancat) i el tipus de combustible utilitzat. A més, es té en compte la superfície total de la casa i el seu volum. Aquestes dades us permetran fer els càlculs de diverses maneres.
El mètode més senzill per calcular la potència nominal del vostre equip de calefacció és utilitzar només la superfície de la casa. Per a això, es pren la proporció estàndard que per a la calefacció de 10 m² de l'habitació, s'ha de consumir 1 kW d'energia tèrmica. Aquest mètode només funcionarà per a edificis amb un bon aïllament tèrmic i altures de sostre estàndard. El seu desavantatge és el seu gran error. Per tant, per a una casa amb una superfície de 150 m², segons el càlcul de la potència de la caldera de calefacció, haureu de triar un model de 15 kW.
A més, s’aplica un factor de correcció, que depèn de la ubicació de l’edifici. A continuació, la fórmula final per calcular la potència d’una caldera de calefacció de gas serà la següent:
W = (S / 10) * K
On W - potència nominal de la caldera;S - la zona de la casa;K - factor de correcció.
Per a les regions centrals de Rússia K = 0,13; per a latituds nord, el valor oscil·la entre 0,15 i 0,2. En seleccionar la potència de la caldera de subministrament de calor per a les regions del sud, K = 0,08.
Només es poden fer càlculs precisos després d’una determinació preliminar del coeficient de transmissió de calor de les parets. Aquesta tècnica s'ha descrit anteriorment. Per començar, trobem la diferència de temperatura entre l’aire escalfat a l’exterior i a la casa: Δt. Després cal determinar la pèrdua de calor. Es troben amb la fórmula:
P = Δt / R
On R - pèrdua de calor a casa;Δt - diferència de temperatura;R - coeficient de resistència a la transferència de calor.
A més, per calcular la potència d'una caldera de calefacció de gas, és necessari multiplicar l'àrea de les parets exteriors per pèrdues de calor. Com a exemple, prenem una casa amb una superfície de paret de 127 m², el coeficient de resistència a la transferència de calor és de 0,502. El valor òptim de Δt ha de ser 55. En aquest cas, la pèrdua de calor per m2 serà igual a:
P = 55 / 0,505 = 108 W / m2
A partir d’això, es pot calcular la potència de la caldera de subministrament de calor:
W = 127 * 108 = 13,7 kW
A continuació, la càrrega del sistema de calefacció es determina a diversos valors de Δt. Es recomana triar un model d’equip amb una petita reserva de potència: un 10-15%. Això permetrà ampliar el subministrament de calor sense substituir la caldera i els radiadors.
Per als apartaments amb aïllament normal, podeu prendre la proporció de 41 W de calor per 1 m³ de volum de l'habitació en un edifici de tauler i 38 W en un edifici de maó. Si les parets estaven aïllades, haureu de fer el càlcul anterior.
Càlcul de la potència dels radiadors i de les bateries de calefacció
Però, a més de la caldera, les característiques tècniques d'altres components afecten el funcionament del subministrament de calor. Per tant, heu de saber calcular la potència de la bateria de calefacció. De fet, hi té lloc la transferència de calor de l’aigua calenta a l’aire interior.
Per calcular la potència de les bateries de calefacció, cal determinar realment la seva transferència de calor. Aquest és el nom del procés de transferència de calor d’un cos escalfat a l’aire a l’habitació. Hi ha diversos factors que afecten aquesta xifra. El principal és el material de fabricació. Com més baixa sigui la resistència a la transferència de calor de la bateria, menor serà la pèrdua de calor. Tanmateix, juntament amb això, cal tenir en compte l’efecte de l’emmagatzematge d’energia. Això s’observa en estructures de ferro colat. Com que per calcular la potència de la bateria de calefacció, és necessari conèixer el nivell d’ompliment amb aigua calenta, s’ha de calcular l’àrea total de l’estructura. La transmissió total de calor també en depèn.
Per als càlculs, cal determinar Δt segons la fórmula següent:
Δt = ((Tpod-Tobr) / 2) -Tpom
On Tpod, Tobr i TPom - Temperatures al cabal, tub de retorn i a l'habitació.
Per calcular la potència dels radiadors de calefacció de ferro colat, necessitareu el coeficient de conductivitat tèrmica d’un material concret i l’àrea total de les estructures. El primer es pot treure de taules estàndard. Per als models bimetàl·lics, es tenen en compte els nuclis d'acer de les canonades i la superfície calefactora d'alumini a l'hora de calcular la potència del radiador de calefacció.
El càlcul es realitza segons la fórmula següent:
Q = Δt * k * S
On Q - capacitat calorífica específica del radiador;A - coeficient de conductivitat tèrmica;S - l'àrea total de l'estructura.
Així, podeu calcular la potència de la bateria de calefacció. No obstant això, a la pràctica, això és difícil, ja que es desconeixen diversos factors: el gruix real de la paret, elements addicionals utilitzats en la fabricació. A més, en el càlcul de la potència de la bateria de subministrament de calor, no es tenen en compte les pèrdues de calor a l’habitació.
La majoria dels fabricants indiquen la potència nominal del passaport del radiador. Però això només es fa per a un mode tèrmic d’operació de calefacció. Per tant, prenent com a base les dades del passaport del producte, podeu calcular amb precisió la potència del radiador de subministrament de calor.
La dissipació de calor real de la bateria depèn de la instal·lació correcta. Quan es calcula la potència dels radiadors de calefacció d’acer, no es té en compte la seva ubicació en relació amb l’ampit de la finestra, el terra i les parets de l’habitació.
Càlcul de la potència de la bomba de circulació
En sistemes de subministrament de calor tancats, la circulació del fluid és forçada. Abans de calcular la potència de la bomba per a la calefacció, cal elaborar un diagrama de subministrament de calor. Només així podreu començar a calcular.
Hi ha diversos paràmetres que determinen les principals característiques d’aquest component de calefacció. El funcionament de la bomba té com a objectiu augmentar la velocitat de moviment del refrigerant al sistema. A més, no ha de crear càrregues hidràuliques excessives ni augmentar el soroll. Per això, és tan important calcular correctament la potència de la bomba per a la calefacció.
Per realitzar càlculs, haureu de conèixer les característiques següents de l’equip:
- Rendiment... Caracteritza la quantitat de calor transferida per unitat de temps a través de canonades mitjançant una bomba de circulació;
- Resistència hidràulica... Es tracta de la pèrdua de pressió a les línies a causa de la fricció de l’aigua a la superfície interna dels components de la calefacció. Quan es calcula la potència d’una bomba per a la calefacció, aquest indicador és un dels determinants, ja que en depèn el cabal del refrigerant;
- Consum energètic... Especificat pel fabricant al passaport del dispositiu. Està determinat per les característiques del motor elèctric connectat al rotor de la bomba.
En la primera fase del càlcul de la potència de la bomba de circulació per a la calefacció, s’ha de calcular la capacitat.Per fer-ho, haureu de conèixer la potència tèrmica necessària del sistema de subministrament de calor. Els càlculs de rendiment es realitzen mitjançant la fórmula següent:
Q = (0,86 * R) / (Tpod-Tob)
On Q - rendiment del dispositiu;R - potència tèrmica calculada, W;Tpod i Ser - temperatura de l'aigua a les canonades de subministrament i retorn de la calefacció.
El principal factor que afecta el rendiment de la bomba és la capacitat tèrmica del sistema. El millor és calcular-lo amb la màxima precisió possible per evitar comprar un dispositiu amb paràmetres inadequats. A més, les característiques del portador de calor afecten el càlcul de la potència de la bomba per al subministrament de calor. En el cas d’utilitzar anticongelants, l’indicador nominal s’ha d’incrementar entre un 10 i un 15%, ja que la seva densitat és molt superior a la de l’aigua destil·lada.
La resistència hidràulica de la bomba de circulació es determina mitjançant la següent fórmula:
H = 1,3 * (R1 * L1 + R2 * L2 + ... Z1 + Z2) / 10000
On R1 iR2 - pèrdua de pressió en els trams de subministrament i retorn de la línia;L1 i L2 - longitud de les canonades;Z1 i Z2 - resistència hidràulica dels components del sistema.
L'últim indicador per calcular la potència de la bomba per al subministrament de calor es pot treure del passaport del dispositiu. Si no n’hi ha cap, es recomana utilitzar les dades de la taula.
Component de calefacció | Resistència hidràulica, Pa |
| Caldera | 1000 a 2000 |
| Vàlvula termostàtica | 5000 a 10000 |
| Mesclador | 2000 a 4000 |
| sensor de temperatura | 1000 a 1500 |
Els fabricants indiquen la resistència hidràulica pel que fa al valor de la columna d’aigua. Aquells. aquest és un indicador de la potència que pot elevar l'aigua en una canonada vertical fins a un nivell determinat.
Quan es calcula la potència d'una bomba de circulació per al subministrament de calor, no es té en compte la presència de diversos modes de velocitat. Tot i que a la pràctica, mitjançant aquesta funció del dispositiu, és possible optimitzar la velocitat de moviment del refrigerant, equilibrant així tot el sistema.
És difícil fer un càlcul precís de la calefacció d’una casa o d’un hivernacle? A més dels mètodes anteriors, es recomana utilitzar programes especialitzats per al subministrament de calor. Això us permetrà comprovar els resultats i aconseguir la màxima precisió dels càlculs.
El material del vídeo mostra un exemple de càlcul de la potència de calefacció mitjançant un programa especialitzat:
