Calcul indépendant de la charge thermique pour le chauffage : indicateurs horaires et annuels

Comment optimiser les coûts de chauffage ? Cette tâche n'est résolue que par une approche intégrée qui prend en compte tous les paramètres du système, des bâtiments et des caractéristiques climatiques de la région. Dans ce cas, l'élément le plus important est la charge thermique sur le chauffage: le calcul des indicateurs horaires et annuels est inclus dans le système de calcul de l'efficacité du système.

Pourquoi vous devez connaître ce paramètre

Quel est le calcul de la charge thermique pour le chauffage? Il détermine la quantité optimale d'énergie thermique pour chaque pièce et le bâtiment dans son ensemble. Les variables sont la puissance des équipements de chauffage - chaudière, radiateurs et canalisations. Les déperditions thermiques de la maison sont également prises en compte.

Idéalement, la puissance calorifique du système de chauffage doit compenser toutes les pertes de chaleur tout en maintenant un niveau de température confortable. Par conséquent, avant de calculer la charge de chauffage annuelle, vous devez déterminer les principaux facteurs qui l'affectent:

• Caractéristiques des éléments structurels de la maison. Les murs extérieurs, les fenêtres, les portes, le système de ventilation affectent le niveau des pertes de chaleur ;
• Dimensions de la maison. Il est logique de supposer que plus la pièce est grande, plus le système de chauffage doit fonctionner de manière intensive. Un facteur important à cet égard n'est pas seulement le volume total de chaque pièce, mais également la surface des murs extérieurs et des structures de fenêtres;
• Le climat de la région. Avec des baisses de température relativement faibles à l'extérieur, une petite quantité d'énergie est nécessaire pour compenser les pertes de chaleur. Ceux. la charge de chauffage horaire maximale dépend directement du degré de baisse de température au cours d'une certaine période de temps et de la valeur annuelle moyenne de la saison de chauffage.

En tenant compte de ces facteurs, le mode de fonctionnement thermique optimal du système de chauffage est compilé. En résumant tout ce qui précède, nous pouvons dire que la détermination de la charge thermique sur le chauffage est nécessaire pour réduire la consommation d'énergie et maintenir le niveau de chauffage optimal dans les locaux de la maison.

Pour calculer la charge de chauffage optimale sur la base d'indicateurs agrégés, vous devez connaître le volume exact du bâtiment. Il est important de se rappeler que cette technique a été développée pour les grandes structures, donc l'erreur de calcul sera grande.

Choix de la méthode de calcul

Avant de calculer la charge de chauffage selon des indicateurs élargis ou avec une précision plus élevée, il est nécessaire de connaître les conditions de température recommandées pour un bâtiment résidentiel.

Lors du calcul des caractéristiques de chauffage, il faut être guidé par les normes de SanPiN 2.1.2.2645-10. Sur la base des données du tableau, dans chaque pièce de la maison, il est nécessaire d'assurer le mode de chauffage à température optimale.

Les méthodes par lesquelles le calcul de la charge de chauffage horaire est effectué peuvent avoir des degrés de précision variables. Dans certains cas, il est recommandé d'utiliser des calculs assez complexes, à la suite desquels l'erreur sera minime. Si l'optimisation des coûts énergétiques n'est pas une priorité dans la conception du chauffage, des schémas moins précis peuvent être utilisés.

Lors du calcul de la charge de chauffage horaire, la variation quotidienne de la température extérieure doit être prise en compte. Pour améliorer la précision du calcul, vous devez connaître les caractéristiques techniques du bâtiment.

Des moyens simples de calculer la charge thermique

Tout calcul de la charge thermique est nécessaire pour optimiser les paramètres du système de chauffage ou améliorer les caractéristiques d'isolation thermique de la maison. Après son achèvement, certaines méthodes de régulation de la charge thermique du chauffage sont sélectionnées. Considérez les méthodes faciles à utiliser pour calculer ce paramètre du système de chauffage.

Dépendance de la puissance de chauffage sur la zone

Pour une maison avec des pièces de taille standard, des hauteurs de plafond et une bonne isolation thermique, un rapport connu entre la surface de la pièce et la puissance calorifique requise peut être appliqué. Dans ce cas, 10 m² devront générer 1 kW de chaleur. Au résultat obtenu, il faut appliquer un facteur de correction en fonction de la zone climatique.

Supposons que la maison soit située dans la région de Moscou. Sa superficie totale est de 150 m². Dans ce cas, la charge thermique horaire pour le chauffage sera égale à :

15 * 1 = 15 kW / heure

Le principal inconvénient de cette méthode est sa grande erreur. Le calcul ne prend pas en compte les changements de facteurs météorologiques, ainsi que les caractéristiques du bâtiment - résistance au transfert de chaleur des murs, des fenêtres. Par conséquent, il n'est pas recommandé de l'utiliser dans la pratique.

Calcul agrégé de la charge thermique d'un bâtiment

Le calcul élargi de la charge de chauffage se caractérise par des résultats plus précis. Dans un premier temps, il a été utilisé pour calculer au préalable ce paramètre lorsqu'il était impossible de déterminer les caractéristiques exactes du bâtiment. La formule générale pour déterminer la charge thermique pour le chauffage est présentée ci-dessous :

Où q° - les caractéristiques thermiques spécifiques de la structure. Les valeurs doivent être extraites du tableau correspondant,mais - le facteur de correction mentionné ci-dessus,Ví - le volume extérieur du bâtiment, m³,TVn et Tnro - valeurs de température à l'intérieur de la maison et à l'extérieur.

Supposons que vous vouliez calculer la charge de chauffage horaire maximale dans une maison d'un volume de 480 m³ le long des murs extérieurs (surface 160 m², maison à deux étages). Dans ce cas, la caractéristique thermique sera égale à 0,49 W/m³ * C. Facteur de correction a = 1 (pour la région de Moscou). La température optimale à l'intérieur du logement (Tvn) doit être de + 22 ° C. La température extérieure sera de -15°C. Utilisons la formule pour calculer la charge de chauffage horaire :

Q = 0,49 * 1 * 480 (22 + 15) = 9,408 kW

Par rapport au calcul précédent, la valeur résultante est inférieure. Cependant, il prend en compte des facteurs importants - la température à l'intérieur de la pièce, à l'extérieur, le volume total du bâtiment. Des calculs similaires peuvent être effectués pour chaque pièce. La méthode de calcul de la charge de chauffage en fonction des indicateurs agrandis permet de déterminer la puissance optimale pour chaque radiateur dans une pièce séparée. Pour un calcul plus précis, vous devez connaître les valeurs de température moyenne pour une région particulière.

Cette méthode de calcul peut être utilisée pour calculer la charge thermique horaire pour le chauffage. Cependant, les résultats obtenus ne donneront pas une valeur optimale et précise de la perte de chaleur du bâtiment.

Calculs précis de la charge thermique

Mais encore, ce calcul de la charge thermique optimale pour le chauffage ne donne pas la précision de calcul requise. Il ne prend pas en compte le paramètre le plus important - les caractéristiques du bâtiment. Le principal est la résistance au transfert de chaleur, le matériau utilisé pour la fabrication d'éléments individuels de la maison - murs, fenêtres, plafond et sol. Ce sont eux qui déterminent le degré de conservation de l'énergie thermique reçue du caloporteur du système de chauffage.

Qu'est-ce que la résistance au transfert de chaleur (R) ? C'est l'inverse de la conductivité thermique (λ) - la capacité de la structure du matériau à transférer de l'énergie thermique. Ceux. plus la valeur de la conductivité thermique est élevée, plus la perte de chaleur est élevée. Pour calculer la charge de chauffage annuelle, vous ne pouvez pas utiliser cette valeur, car elle ne prend pas en compte l'épaisseur du matériau (ré). Par conséquent, les experts utilisent le paramètre résistance au transfert de chaleur, qui est calculé à l'aide de la formule suivante :

R = d /

Calcul pour les murs et les fenêtres

Il existe des valeurs normalisées de la résistance au transfert de chaleur des murs, qui dépendent directement de la région où se trouve la maison.

Contrairement au calcul de la charge de chauffage agrégée, vous devez d'abord calculer la résistance au transfert de chaleur pour les murs extérieurs, les fenêtres, le rez-de-chaussée et le grenier. Prenons comme base les caractéristiques suivantes de la maison:

• Surface du mur - 280 m²... Il comprend des fenêtres - 40 m²;
• Matériau du mur - brique pleine (= 0,56). Épaisseur de paroi externe - 0,36 m... Sur cette base, nous calculons la résistance de la transmission TV - R = 0,36 / 0,56 = 0,64 m2 * / W;
• Pour améliorer les propriétés d'isolation thermique, une isolation externe a été installée - du polystyrène expansé d'une épaisseur 100 mm... Pour lui = 0,036... Respectivement R = 0,1 / 0,036 = 2,72 m2 * C / W;
• Valeur totale R pour les murs extérieurs est 0,64+2,72= 3,36 ce qui est un très bon indicateur de l'isolation thermique d'une maison ;
• Résistance au transfert de chaleur des fenêtres - 0,75 m² * / W (double vitrage avec remplissage argon).

En effet, les déperditions thermiques à travers les murs seront :

(1 / 3,36) * 240 + (1 / 0,75) * 40 = 124 W à une différence de température de 1°C

On reprend les indicateurs de température les mêmes que pour le calcul agrégé de la charge de chauffage + 22°С en intérieur et -15°С en extérieur. Un calcul supplémentaire doit être effectué selon la formule suivante :

124 * (22 + 15) = 4,96 kWh

Calcul de ventilation

Ensuite, il est nécessaire de calculer les pertes de ventilation. Le volume d'air total dans le bâtiment est de 480 m³. De plus, sa densité est approximativement égale à 1,24 kg/m³. Ceux. sa masse est de 595 kg. En moyenne, l'air est renouvelé cinq fois par jour (24 heures). Dans ce cas, pour calculer la charge horaire maximale pour le chauffage, vous devez calculer les pertes de chaleur pour la ventilation :

(480 * 40 * 5) / 24 = 4000 kJ soit 1,11 kW / heure

En résumant tous les indicateurs obtenus, vous pouvez trouver la perte totale de chaleur de la maison :

4,96 + 1,11 = 6,07 kWh

De cette façon, la charge de chauffage maximale exacte est déterminée. La valeur résultante dépend directement de la température extérieure. Par conséquent, pour calculer la charge annuelle du système de chauffage, il est nécessaire de prendre en compte les changements de conditions météorologiques. Si la température moyenne pendant la saison de chauffage est de -7°C, alors la charge totale de chauffage sera égale à :

(124 * (22 + 7) + ((480 * (22 + 7) * 5) / 24)) / 3600) * 24 * 150 (jours de la saison de chauffage) = 15843 kW

En modifiant les valeurs de température, vous pouvez effectuer un calcul précis de la charge thermique pour n'importe quel système de chauffage.

Aux résultats obtenus, vous devez ajouter la valeur des pertes de chaleur par le toit et le sol. Cela peut être fait avec un facteur de correction de 1,2 - 6,07 * 1,2 = 7,3 kWh.

La valeur résultante indique les coûts réels du vecteur énergétique pendant le fonctionnement du système. Il existe plusieurs façons de réguler la charge de chauffage. Le plus efficace d'entre eux est de réduire la température dans les pièces où il n'y a pas de présence constante de résidents. Cela peut être fait en utilisant des thermostats et des capteurs de température installés. Mais en même temps, un système de chauffage à deux tuyaux doit être installé dans le bâtiment.

Pour calculer la valeur exacte de la perte de chaleur, vous pouvez utiliser le logiciel spécialisé Valtec. Le matériel vidéo montre un exemple de travail avec elle.