Calcul de la puissance des chaudières de chauffage pour une maison privée

Le confort des personnes séjournant à l'intérieur, surtout en hiver, dépend en grande partie de la température de l'air qui les entoure. Par conséquent, parmi les communications d'ingénierie, équipées dans des locaux résidentiels, le système de chauffage occupe la première place. Dans les conditions urbaines, les problèmes de chauffage des appartements sont le plus souvent résolus de manière centralisée. Cependant, dans les maisons privées, leurs propriétaires doivent équiper des systèmes de chauffage autonomes, dont l'élément principal est une chaudière à eau chaude. L'efficacité de l'ensemble du système dépend des caractéristiques techniques et économiques de ce dernier.

Comment calculer la puissance de la chaudière

La puissance d'une chaudière de chauffage est le principal indicateur caractérisant ses capacités associées à un chauffage optimal des locaux lors des pics de charge. L'essentiel ici est de calculer correctement la quantité de chaleur nécessaire pour les chauffer. Seulement dans ce cas, il sera possible de choisir la bonne chaudière pour chauffer une maison privée en termes de puissance.

Pour calculer la puissance d'une chaudière pour une maison, diverses méthodes sont utilisées, dans lesquelles la surface ou le volume des pièces chauffées est pris comme base. Plus récemment, la puissance requise d'une chaudière de chauffage a été déterminée à l'aide des coefficients dits maison établis pour différents types de maisons à l'intérieur (W/m2) :

• 130 ... 200 - maisons sans isolation thermique;
• 90 ... 110 - maisons avec une façade partiellement isolée;
• 50… 70 - maisons construites avec les technologies du XXIe siècle.

En multipliant la superficie de la maison par le coefficient de maison correspondant, nous avons obtenu la puissance requise de la chaudière de chauffage.

Calcul de la puissance de la chaudière en fonction des dimensions géométriques de la pièce

Vous pouvez calculer approximativement la puissance de la chaudière pour chauffer une maison par sa superficie. Dans ce cas, la formule est utilisée :

Wcat = S * Wud / 10où:

• Wcat - puissance nominale de la chaudière, kW ;
• S - la superficie totale de la pièce chauffée, m²;
• Bois - puissance spécifique de la chaudière, qui tombe tous les 10 m². zone chauffée.

Dans le cas général, on suppose que, selon la région dans laquelle se trouve la pièce, la valeur de la puissance spécifique de la chaudière est (kW \ m²):

• pour les régions du sud - 0,7 ... 0,9;
• pour les zones de la voie du milieu - 1,0 ... 1,2;
• pour Moscou et la région de Moscou - 1,2 ... 1,5;
• pour les régions du nord - 1,5 ... 2,0.

La formule ci-dessus pour calculer une chaudière pour chauffer une maison par superficie est utilisée dans les cas où l'unité de chauffage à eau ne sera utilisée que pour chauffer des pièces d'une hauteur maximale de 2,5 m.

Si l'on suppose qu'une chaudière à double circuit sera installée dans la pièce, qui, en plus du chauffage, doit fournir aux utilisateurs de l'eau chaude, la puissance calculée obtenue doit être augmentée de 25%.

Si la hauteur des locaux chauffés dépasse 2,5 m, le résultat obtenu est corrigé en le multipliant par le coefficient Kv. Kv = N / 2,5, où N est la hauteur réelle de la pièce, m.

Dans ce cas, la formule finale ressemble à ceci : P = (S * Wsp / 10) * Kv

Cette méthode de calcul de la puissance requise, que doit posséder une chaudière de chauffage, convient aux petits bâtiments avec un grenier isolé, la présence d'isolation thermique des murs et des fenêtres (double vitrage), etc.Dans d'autres cas, le résultat obtenu à la suite d'un calcul approximatif peut conduire au fait que la chaudière achetée ne pourra pas fonctionner normalement. Dans le même temps, une puissance excessive ou insuffisante contribue à l'apparition d'un certain nombre de problèmes indésirables pour l'utilisateur :

• réduction des indicateurs techniques et économiques de la chaudière ;
• défaillance dans le fonctionnement des systèmes d'automatisation;
• usure rapide des pièces et composants;
• condensation dans la cheminée;
• colmatage de la cheminée avec des produits de combustion incomplète de combustible, etc.;

Pour obtenir des résultats plus précis, il est nécessaire de prendre en compte la quantité de perte de chaleur réelle à travers les éléments individuels des bâtiments (fenêtres, portes, murs, etc.).

Mise à jour du calcul de la capacité de la chaudière

Le calcul du système de chauffage, qui comprend une chaudière de chauffage, doit être effectué individuellement pour chaque objet. En plus de ses dimensions géométriques, il est important de prendre en compte un certain nombre de ces paramètres :

• la présence d'une ventilation forcée;
• zone climatique;
• disponibilité de l'approvisionnement en eau chaude;
• le degré d'isolation des éléments individuels de l'objet;
• la présence d'un grenier et d'un sous-sol, etc.

En général, la formule pour un calcul plus précis de la puissance de la chaudière est la suivante :

Wcat = Qt * Kzapoù:

• Qt - perte de chaleur de l'objet, kW.
• Kzap - le facteur de sécurité, par la valeur duquel il est recommandé d'augmenter la capacité de conception de l'objet. En règle générale, sa valeur est comprise entre 1,15 ... 1,20 (15-20%).

Les pertes de chaleur prévues sont déterminées par les formules :

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

• V - le volume de la pièce, en mètres cubes ;
• T - différence entre la température de l'air extérieur et intérieur, ° С ;
• Cr - coefficient de dissipation, en fonction du degré d'isolation thermique de l'objet.

Le facteur de dissipation est choisi en fonction du type de bâtiment et du degré de son isolation thermique.

• Objets sans isolation thermique : hangars, casernes en bois, structures en tôle ondulée, etc. - Cr = 3,0 ... 4,0.
• Bâtiments à faible niveau d'isolation thermique: murs en une seule brique, fenêtres en bois, toit en ardoise ou en fer - Kr est pris égal dans la plage de 2,0 à 2,9.
• Maisons avec un degré moyen d'isolation thermique: murs de deux briques, un petit nombre de fenêtres, un toit standard, etc. - Cr est de 1,0 ... 1,9.
• Bâtiments modernes et bien isolés : chauffage au sol, fenêtres à double vitrage, etc. - Cr est de l'ordre de 0,6 ... 0,9.

Pour permettre au consommateur de trouver plus facilement une chaudière de chauffage, de nombreux fabricants placent des calculateurs spéciaux sur leurs sites Web et les sites Web de leurs revendeurs. Avec leur aide, en saisissant les informations nécessaires dans les champs appropriés, il est possible avec un degré de probabilité élevé de déterminer pour quelle zone, par exemple, une chaudière de 24 kW est conçue.

En règle générale, une telle calculatrice calcule en fonction des données suivantes :

• la valeur moyenne de la température extérieure au cours de la semaine la plus froide de la saison hivernale ;
• température de l'air à l'intérieur de l'objet ;
• la présence ou l'absence d'alimentation en eau chaude ;
• données sur l'épaisseur des murs extérieurs et des sols;
• matériaux à partir desquels les sols et les murs extérieurs sont fabriqués;
• hauteur de plafond;
• dimensions géométriques de tous les murs extérieurs;
• le nombre de fenêtres, leurs dimensions et une description détaillée ;
• information sur la présence ou l'absence de ventilation forcée.

Après avoir traité les données obtenues, le calculateur donnera au client la puissance requise de la chaudière de chauffage et indiquera également le type et la marque de l'unité qui répond à la demande. Un exemple de calcul d'une ligne de chaudières à gaz conçues pour chauffer des maisons de différentes tailles est présenté dans le tableau :

Remarque pour la colonne 11: Нс - chaudière atmosphérique suspendue, А - chaudière au sol, Нд - chaudière murale à turbocompresseur.

Selon les méthodes ci-dessus, la puissance de la chaudière à gaz est calculée. Cependant, ils peuvent également être utilisés pour calculer les caractéristiques de puissance des unités de chauffage de l'eau fonctionnant avec d'autres types de combustibles.

Comptabilisation des pertes de chaleur

Lorsqu'on commence à développer un système de chauffage autonome, il faut tout d'abord connaître la quantité de chaleur qui sort dans la rue lors des gelées les plus sévères à travers les structures dites d'enceinte. Ceux-ci comprennent les murs, les fenêtres, le sol et le toit. Ce n'est qu'en déterminant la quantité de chaleur perdue qu'il sera possible de s'occuper de la sélection d'une source de chaleur de puissance appropriée. Il convient de garder à l'esprit que la perte de chaleur du bâtiment en hiver ne se produit pas seulement à travers les structures d'enceinte. Une partie importante de la chaleur générée (jusqu'à 30%) est consacrée au chauffage de l'air froid provenant de la rue grâce à la ventilation naturelle.

La quantité totale de chaleur nécessaire pour chauffer la pièce est déterminée par la formule :

Q = Qconstruct + Qairoù:

• Qconstruct - la quantité de chaleur perdue à travers une structure du même type, W ;
• Qaïr - la quantité de chaleur consommée pour chauffer l'air provenant de la rue, W.

En additionnant les valeurs obtenues à la suite de calculs, ils déterminent la charge thermique totale du système de chauffage de l'ensemble du bâtiment.

Toutes les mesures sont effectuées à l'extérieur du bâtiment, capturant à coup sûr ses angles. Sinon, le calcul de la perte de chaleur sera inexact.

Il existe d'autres moyens de fuite de chaleur dans les pièces, par exemple à travers une hotte de cuisine, des portes et des fenêtres ouvertes, des fissures dans des structures, etc. Cependant, la quantité de chaleur perdue pour ces raisons ne dépasse pratiquement pas 5% de la perte de chaleur totale et n'est donc pas pris en compte dans les calculs. ...

Calcul des pertes de chaleur à travers les structures enveloppantes

La complexité du calcul réside dans le fait qu'il doit être effectué pour chaque pièce séparément, en examinant, mesurant et évaluant soigneusement l'état de chacun de ses éléments adjacents à l'environnement. Seulement dans ce cas, il est possible de prendre en compte toute la chaleur quittant la maison.

Sur la base des résultats des mesures, la surface S de chaque élément des structures enveloppantes est déterminée, qui est ensuite insérée dans la formule de base pour calculer la quantité d'énergie thermique perdue :

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

• R - résistance thermique du matériau de construction, M² ° С / W;
• δ - conductivité thermique du matériau de construction, W / m ° С);
• λ - épaisseur du matériau de construction, m ;
• S - la superficie de la clôture extérieure, m²;
• la télé - température de l'air intérieur, ° С;
• Tn - la température de l'air la plus basse en hiver, ° С;
• β - les déperditions thermiques, qui dépendent de l'orientation du bâtiment.

Si la structure est constituée de plusieurs matériaux, par exemple un mur de briques avec isolation, la valeur de la résistance thermique R est calculée séparément pour chacun de ces matériaux puis additionnée.

Les déperditions thermiques, en fonction de l'orientation du bâtiment, sont sélectionnées en fonction de l'orientation de l'élément enveloppant :

• au côté nord - β = 0,1;
• à l'ouest ou au sud-est - β = 0,05 ;
• au sud ou au sud-ouest - β = 0.

Le calcul des pertes de chaleur à travers les éléments des structures d'enceinte est effectué pour chaque pièce du bâtiment, puis en les additionnant, la valeur prédite des pertes de chaleur totales est obtenue. Après cela, ils procèdent au calcul dans la pièce voisine. À la suite des travaux effectués, le propriétaire de la maison sera en mesure d'identifier les voies de fuite de chaleur maximale et d'éliminer les causes de leur apparition.

Calcul de la chaleur consommée pour chauffer l'air de ventilation

La quantité de chaleur consommée pour chauffer l'air de ventilation atteint dans certains cas 30 % des pertes totales d'énergie thermique. Il s'agit d'une valeur suffisamment élevée, qu'il est peu pratique d'ignorer. Pour calculer la quantité de chaleur qui sera forcée à être dépensée pour chauffer l'air soufflé, la formule suivante est utilisée :

Qair = c * m * (Tv-Tn)où:

• c - la capacité calorifique du mélange d'air, dont la valeur est de 0,28 W/kg°C ;
• m - débit massique d'air entrant dans la pièce depuis la rue, kg.

Le débit massique d'air entrant dans la pièce depuis l'extérieur est déterminé en supposant que l'air est renouvelé dans toute la maison 1 fois par heure.Dans ce cas, en additionnant les volumes de toutes les pièces, la valeur volumétrique du débit d'air est obtenue. Ensuite, en utilisant la valeur de la densité de l'air, son volume est converti en masse. Ici, vous devez prendre en compte le fait que la densité de l'air dépend de sa température.

En remplaçant toutes les valeurs connues dans la formule ci-dessus, la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer l'air d'alimentation est déterminée.

Erreurs courantes

Le calcul d'un système de chauffage autonome est un processus complexe composé de plusieurs procédures étape par étape interdépendantes :

1. Calcul des pertes de chaleur de l'objet.
2. Détermination du régime de température des pièces individuelles et du bâtiment dans son ensemble.
3. Calcul de la puissance des batteries de radiateurs de chauffage.
4. Calcul hydraulique du système de chauffage.
5. Calcul de la puissance de la chaudière de chauffage.
6. Détermination du volume total du système de chauffage autonome.

Le calcul thermique d'un système de chauffage n'est pas une étude théorique, mais un résultat précis et raisonnable, dont la mise en œuvre pratique vous permettra de sélectionner correctement tous les composants nécessaires et d'équiper un système de chauffage efficace qui fonctionne sans problème depuis de nombreuses années .

La principale erreur que font de nombreux propriétaires de maisons privées est d'ignorer certaines étapes du calcul. Ils pensent que pour résoudre le problème, il suffit de choisir une chaudière plus puissante, en se concentrant uniquement sur les données d'un calcul approximatif de sa puissance sur la surface de la pièce. Cette approche menace de coûts d'exploitation inutiles et conduit souvent au fait que la chaudière fonctionnera en permanence, que les batteries du radiateur seront chaudes et que la pièce sera froide. Dans ce cas, il est nécessaire de revenir à l'état d'origine et de faire un calcul complet du système de chauffage. Ce n'est qu'alors que l'on peut commencer à éliminer les lacunes causées par des erreurs critiques dans les calculs.