La comoditat de les persones que queden a l’interior, sobretot a la temporada d’hivern, depèn en gran mesura de la temperatura de l’aire que l’envolta. Per tant, entre els serveis públics que s’equipen en locals residencials, el sistema de calefacció ocupa el primer lloc. En condicions urbanes, la problemàtica dels apartaments de calefacció es resol amb més freqüència de forma centralitzada, però en els edificis privats els propietaris han d’equipar sistemes de calefacció autònoms, l’element principal dels quals és la caldera d’aigua calenta. A partir de les característiques tècniques i econòmiques d’aquest últim, depèn el rendiment global del sistema.
Com calcular la potència de la caldera
La potència de la caldera de calefacció és l’indicador principal que caracteritza les seves capacitats associades a un escalfament òptim d’habitacions durant les càrregues punta. El més important aquí és calcular correctament la quantitat de calor necessària per escalfar-los. Només en aquest cas serà possible escollir la caldera adequada per escalfar una casa particular per capacitat.
Per calcular la potència de la caldera per a la casa, s’utilitzen diversos mètodes, en els quals es pren com a base l’àrea o el volum dels locals escalfats. Més recentment, la potència necessària d’una caldera de calefacció es va determinar mitjançant els anomenats coeficients d’habitatge establerts per a diferents tipus d’habitatges dins (W / sq. M.):
- 130 ... 200 - cases sense aïllament tèrmic;
- 90 ... 110 - cases amb una façana parcialment aïllada;
- 50 ... 70 - cases construïdes amb les tecnologies del segle XXI.
Multiplicant l’àrea de l’habitatge pel coeficient de casa corresponent, obtenim la potència necessària de la caldera de calefacció.
Càlcul de la potència de la caldera segons les dimensions geomètriques de l’habitació
Calculeu provisionalment la potència de la caldera per escalfar una casa per la seva zona. Utilitzeu la fórmula:
Wkot = S * Wud / 10on:
- Wkot - potència de disseny de la caldera, kW;
- S - la superfície total de l’habitació calefactada, m 2;
- Wud - la potència específica de la caldera, que representa cada 10 metres quadrats. zona climatitzada.
En el cas general, se suposa que, depenent de la regió on es trobi l'habitació, la potència específica de la caldera és (kW \ m. Quadrats):
- per a les regions del sud: 0,7 ... 0,9;
- per a zones de la banda mitjana - 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 àrea s’utilitza en els casos en què la unitat de calefacció d’aigua s’utilitzarà només per a calefacció d’habitacions amb una alçada no superior a 2,5 m.
Si se suposa que s’instal·larà una caldera de doble circuit que, a més de la calefacció, ha d’aportar als usuaris aigua calenta, la potència de disseny calculada s’ha d’incrementar un 25%.
Si l’alçada de les habitacions escalfades supera els 2,5 m, el resultat obtingut s’ajusta 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 és la següent: P = (S * Wud / 10) * Qu
Aquest mètode de càlcul de la potència necessària que hauria de tenir la caldera és adequat per a edificis petits amb golfes aïllades, la presència d’aïllament tèrmic de parets i finestres (finestres de doble vidre), etc. En altres casos, el resultat obtingut a partir d’un càlcul aproximat pot comportar que la caldera adquirida no podrà funcionar normalment. En aquest cas, l'excés o la potència insuficient contribueixen a diversos problemes no desitjables per a l'usuari:
- reducció d’indicadors tècnics i econòmics de la caldera;
- mal funcionament dels sistemes d'automatització;
- desgast ràpid de peces i accessoris;
- condensació a la xemeneia;
- obstrucció de xemeneies per productes de combustió incompleta de combustible, etc .;
Per obtenir resultats més precisos, cal tenir en compte la quantitat de pèrdua de calor real mitjançant elements individuals dels edificis (finestres, portes, parets, etc.).
Càlcul refinat de la potència 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:
- presència de ventilació forçada;
- zona climàtica;
- disponibilitat d'abastiment d'aigua calenta;
- el grau d’aïllament d’elements individuals de l’objecte;
- la presència d’un àtic i soterrani, etc.
En termes generals, la fórmula per a un càlcul més exacte de la potència de la caldera és la següent:
Wkot = Qt * Kzapon:
- Qt - pèrdua de calor d’un objecte, kW.
- Kzap - factor de seguretat, el valor del qual es recomana per augmentar la capacitat de disseny de la instal·lació. Per regla general, el seu valor se situa en l’interval d’1,15 ... 1,20 (15-20%).
La pèrdua de calor prevista està determinada per les fórmules:
Qt = V * ΔT * Kp / 860, V = S * H; On:
- V - el volum de l’habitació, m3;
- ΔT - la diferència entre la temperatura de l'aire exterior i la interna, ° C;
- Kr - coeficient de dispersió, segons el grau d’aïllament tèrmic de l’objecte.
El coeficient de dispersió es selecciona en funció del tipus d’edificació i del grau d’aïllament tèrmic.
- Objectes sense aïllament tèrmic: hangars, barraques de fusta, estructures de ferro corrugat, etc. - Кр = 3.0 ... 4.0.
- Edificis amb un baix nivell d'aïllament tèrmic: parets d'un maó, finestres de fusta, teulades de pissarra o de ferro - Cr igual a 2,0 ... 2.9.
- Habitatges 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, finestres de doble vidre, etc. - Kr es troba entre 0,6 ... 0,9.
Per facilitar als consumidors trobar una caldera de calefacció, molts fabricants col·loquen calculadores especials en els seus llocs web i en els llocs de distribuïdors. Amb la seva ajuda, havent introduït la informació necessària als camps corresponents, és possible determinar amb un alt grau de probabilitat quina àrea està dissenyada, per exemple, per a una caldera de 24 kW.
Per regla general, una 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 dins de la instal·lació;
- la presència o absència del subministrament d'aigua calenta;
- dades sobre el gruix de parets i sostres externs;
- materials dels quals es fan sostres i parets exteriors;
- alçada del sostre;
- dimensions geomètriques de totes les parets exteriors;
- nombre de finestres, les seves mides i descripció detallada;
- informació sobre la presència o absència de ventilació forçada.
Després d’haver processat les dades, la calculadora proporcionarà al client la potència necessària de la caldera de calefacció, així com indicarà el tipus i la marca de la unitat que satisfà la sol·licitud. A la taula es mostra un exemple de càlcul de la línia de calderes de gas dissenyades per escalfar cases de diferents mides:
Nota a la columna 11: Ns - caldera atmosfèrica muntada, A - caldera de peu, Nd - caldera turboalimentada en paret.
Segons els mètodes anteriors, es calcula la capacitat de la caldera de gas. Tot i això, també es poden utilitzar per calcular les característiques de potència de les unitats de calefacció per aigua que funcionen amb altres tipus de combustible.
Comptabilitat de pèrdues de calor
A partir del desenvolupament d’un sistema de calefacció autònom, primer cal esbrinar quanta calor surt al carrer durant les glaçades més severes a través de les anomenades estructures de tancament. Aquests inclouen parets, finestres, terres i sostres. Només mitjançant la determinació de la quantitat de pèrdua de calor, serà possible assistir a la selecció d'una font de calor de la potència adequada.Cal tenir en compte que la pèrdua de calor d’un edifici a la temporada d’hivern no es produeix només a través de sobres de l’edifici. Una part important de la calor generada (fins a un 30%) es destina a escalfar l’aire fred que surt del carrer a causa de la ventilació natural.
La quantitat total de calor necessària per escalfar l’habitació es determina mitjançant la fórmula:
Q = Qconst + Qstaron:
- Qconstru - la quantitat de calor perduda pel mateix disseny, W;
- Qstar - la quantitat de calor que es gasta en escalfar l’aire que surt del carrer, W.
Resumint els valors obtinguts com a resultat dels càlculs, es determina la càrrega de calor total del sistema de calefacció de tot l’edifici.
Totes les mesures es realitzen a la part exterior de l'edifici, sense captar les seves cantonades. En cas contrari, el càlcul de la pèrdua de calor serà inexacte.
Hi ha altres formes de fuites de calor a les instal·lacions, per exemple, mitjançant caputxa, portes obertes i finestres, esquerdes en estructures, etc. Tot i això, la quantitat de calor perduda per aquestes raons pràcticament no supera el 5% de la pèrdua de calor total i, per tant, no es té en compte en els càlculs. .
Càlcul de pèrdues de calor mitjançant sobres de l’edifici
La complexitat del càlcul rau en el fet que s’ha de realitzar per a cada habitació per separat, inspeccionant, mesurant i avaluant acuradament l’estat de cadascun dels seus elements adjacents al medi. Només en aquest cas, es pot tenir en compte tota la calor que surt de casa.
Segons els resultats de les mesures, es determina l’àrea S de cada element de l’embolcall de l’edifici, que s’insereix a la fórmula bàsica per calcular la quantitat d’energia tèrmica perduda:
Qconstructor = 1 / R * (Tv-Tn) * S * (1 + Σβ), R = δ / λ; On:
- R - resistència tèrmica del material de construcció, metres quadrats ° C / W;
- δ - conductivitat tèrmica del material de construcció, W / m ° C);
- λ - gruix del material de construcció, m;
- S - la zona de la tanca externa, sq. M .;
- Televisió - temperatura de l’aire interior, ° C;
- T - la temperatura de l'aire més baixa a la temporada d'hivern, ° С;
- β - pèrdua de calor, que depèn de l’orientació de l’edifici.
Si el disseny consta de diversos materials, per exemple, un mur de maó amb aïllament, el valor de resistència tèrmica R es calcula per separat per a cadascun d’aquests materials, i després es resumeix.
Les pèrdues de calor segons l’orientació de l’edifici es seleccionen en funció de l’orientació de l’element tancant:
- al costat nord - β = 0,1;
- a l'oest o al sud-est - β = 0,05;
- al sud i si el sud-oest - β = 0.
El càlcul de pèrdues de calor a través dels elements dels sobres de l’edifici es realitza per a cada habitació de l’edifici i, després, sumant-les, obtenen la pèrdua de calor total prevista. Després d’això, continuen al càlcul a l’habitació següent. Com a resultat d’aquest treball, el propietari de l’habitatge podrà identificar formes de fuites màximes de calor i eliminar les causes de la seva ocurrència.
Càlcul de la calor gastada en escalfar l’aire de ventilació
La quantitat de calor que es gasta en escalfar l’aire de ventilació en alguns casos arriba al 30% de la pèrdua total d’energia per calor. Aquest és un valor prou gran, que no és adequat per ignorar. Per calcular la quantitat de calor que s’ha de gastar en escalfar l’aire de subministrament, s’utilitza la fórmula:
Qtrain = c * m * (Tv-Tn)on:
- c - la capacitat de calor de la barreja d'aire, el valor de 0,28 W / kg ° C;
- m - la velocitat massiva d’aire que entra a l’habitació des del carrer, kg.
El flux massiu d’aire que entra a l’habitació des de l’exterior es determina suposant que l’aire s’actualitza a tota la casa una vegada cada hora. En aquest cas, sumant els volums de totes les habitacions, s’obté el cabal volumètric d’aire. Després, utilitzant el valor de la densitat d'aire, el seu volum es transfereix a la massa. Aquí cal tenir en compte que la densitat de l’aire depèn de la seva temperatura.
| Subministrament de la temperatura de l'aire ºС | – 25 | – 20 | – 15 | – 10 | -5 | 0 | + 5 | + 10 |
| Densitat, kg / m3 | 1,422 | 1,394 | 1,367 | 1,341 | 1,316 | 1,290 | 1,269 | 1,247 |
Substituint tots els valors coneguts de la fórmula anterior, determineu 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 consta de diversos procediments per fases interconnectats:
- Càlcul de pèrdues de calor de l’objecte.
- Determinació del règim de temperatura de les habitacions i del conjunt de l’edifici.
- Càlcul de la potència de calefacció de les bateries del radiador.
- Càlcul hidràulic del sistema de calefacció.
- Càlcul de la potència de la caldera de calefacció.
- Determinació del volum total del sistema de calefacció autònom.
El càlcul tèrmic d’un sistema de calefacció no és una investigació teòrica, sinó un resultat exacte i acreditat, la pràctica implementació de la qual us permetrà seleccionar correctament tots els components necessaris i equipar un sistema de calefacció efectiu que funciona des de fa molts anys sense problemes.
El principal error que cometen molts propietaris de cases particulars és ignorar algunes etapes del càlcul. Creuen que per solucionar 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 capacitat per l’àrea de l’habitació. Aquest plantejament és ple d’excés de costos d’operació i sovint condueix al fet que la caldera funcioni contínuament, les bateries del radiador estaran calentes i l’habitació serà freda. En aquest cas, cal tornar a l'estat original i fer un càlcul complet del sistema de calefacció. Només després d’això podem començar a eliminar les mancances causades per errors crítics en els càlculs.
