El disseny de qualsevol sistema de calefacció comença amb el càlcul dels seus paràmetres principals. En primer lloc, es tracta de la càrrega òptima del subministrament de calor. Per tant, abans de comprar l’equip necessari, cal calcular la potència del sistema de calefacció: calderes, radiadors, bombes, bateries.
Per què cal la calefacció?
La tasca decisiva de realitzar càlculs és optimitzar altres despeses. La potència mínima requerida de la caldera de calefacció afectarà directament el consum d'energia. Però l’estalvi hauria d’estar dins de la raó.
L’objectiu principal del subministrament de calor és mantenir un nivell de temperatura còmode en locals residencials. Això es veu afectat per la potència nominal dels radiadors de ferro colat, les pèrdues de calor de l’edifici i els paràmetres de la caldera.
Per a la correcta selecció dels equips s'ha de calcular correctament els seus paràmetres. Es pot fer mitjançant programes especialitzats o de forma independent, utilitzant determinades fórmules.
A més, els experts recomanen calcular la capacitat de la caldera de calefacció i altres components del sistema per als següents:
- Planificació de costos dels equips. Com més gran sigui la potència nominal de la caldera o la transferència de calor de la bateria, més elevat serà el seu cost. Com a resultat, això afectarà el pressupost de tot l'esdeveniment en la disposició del subministrament de calor;
- Programació correcta de la càrrega al sistema. El correcte càlcul de la potència de la bomba per a la calefacció permetrà esbrinar la càrrega màxima i mínima dels equips en canviar factors externs: la temperatura al carrer, a les habitacions de la casa;
- Actualització del sistema. Si hi ha grans costos de calefacció, reduir-los és una prioritat per minimitzar el manteniment. Per fer-ho, calculeu la potència de la bateria de calefacció i altres components.
Després d’haver decidit que sense calcular les dades bàsiques, és impossible procedir a l’obtenció de material i accessoris per a l’ordenació del subministrament de calor, hauríeu de triar els mètodes de càlcul. En primer lloc, es reconeixen individualment les característiques de cada component: la caldera, la bomba del radiador. A continuació, els seus paràmetres s’introdueixen al programa de calefacció i es revisen de nou. Amb el mateix mètode, es fa el càlcul de calefacció de l’hivernacle.
El tipus de portador d’energia emprat afecta el càlcul de la potència d’una caldera de calefacció de gas. S’hauria de decidir amb antelació quin tipus de gas s’utilitzarà - principal o liquat.
Determinació de la pèrdua de calor a casa
En un primer moment, cal calcular correctament la quantitat de calor que passarà per les parets exteriors, les finestres i les portes de l’edifici. El treball del subministrament de calor ha de compensar aquestes pèrdues i, a partir de les dades obtingudes, es farà un càlcul més de la potència de la bomba de circulació per a la calefacció, la caldera i les bateries.
El paràmetre determinant 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 d’una caldera de calefacció sense conèixer aquests valors. Per tant, abans de començar els càlculs, heu d’esbrinar el gruix de les parets i el material a partir del qual estan realitzats.
Es recomana familiaritzar-se amb el contingut de SNiP II-3-79, així com amb SNiP 23-02-2003. Aquests documents indiquen els valors estàndards de resistència a la transferència de calor per a diverses regions de Rússia. En conèixer-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 les més comunes per a la construcció d'edificis residencials es poden prendre a partir de taules estàndard.
Però això no és suficient per calcular encara més la potència dels radiadors de calefacció d’acer. A més, caldrà esbrinar el gruix de cada tipus de material utilitzat per a la construcció de 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, es farà servir per calcular la capacitat 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.
Durant el càlcul, no es té en compte la rosa del vent característica de cada regió concreta. Les dades sobre això afecten el càlcul només per a edificis alts.
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 determina amb antelació la seva ubicació, el tipus de sistema d’alimentació 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 càlculs de diverses maneres.
El mètode més senzill per calcular la potència nominal dels equips de calefacció és utilitzar només la zona de la casa. Per això, es té en compte una proporció estàndard que per escalfar 10 m² d’una habitació cal gastar 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 un gran error. Així doncs, per a una casa amb una superfície de 150 m², segons el càlcul, la potència de la caldera de calefacció haurà 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 així:
W = (S / 10) * K
On W - potència nominal de la caldera;S - zona de la casa;K - factor de correcció.
A les regions centrals de Rússia, K = 0,13; per a les latituds septentrionals de l’ego, el valor varia de 0,15 a 0,2. En seleccionar la capacitat de la caldera d’alimentació per a les regions del sud K = 0,08.
Els càlculs exactes només es poden fer després d'una determinació prèvia del coeficient de transferència de calor de les parets. Aquesta tècnica s’ha descrit anteriorment. Primer, trobem la diferència de temperatura entre l’aire escalfat al carrer i a la casa - Δt. Després cal determinar la pèrdua de calor. Es troben mitjançant la fórmula:
P = Δt / R
On R - pèrdua de calor a casa;Δt - diferència de temperatura;R - coeficient de resistència de transferència de calor.
A més, per calcular la potència d’una caldera de calefacció de gas, cal multiplicar l’àrea de les parets exteriors per una pèrdua de calor. Com a exemple, agafem una casa amb una superfície de mur de 127 m², el coeficient de resistència a la transferència de calor és de 0,502. El valor òptim de Δt hauria de ser 55. En aquest cas, la pèrdua de calor per 1 m² serà igual a:
P = 55 / 0,505 = 108 W / m²
A partir d’això, podeu calcular la capacitat de la caldera de calefacció:
W = 127 * 108 = 13,7 kW
En el futur, la càrrega del sistema de calefacció es determinarà amb diversos valors Δt. Es recomana triar un model d’equip amb un petit marge de potència - 10-15%. D’aquesta manera s’ampliarà el subministrament de calor sense substituir la caldera i els radiadors.
Per a apartaments amb aïllament normal, podeu obtenir una proporció de 41 watts de calor per 1 m³ d'espai en un panell i 38 watts en un edifici de maó. Si les parets estaven aïllades, haureu de fer el càlcul anterior.
Càlcul de la potència dels radiadors i radiadors
Però, a més de la caldera, el rendiment del subministrament de calor està afectat per les característiques tècniques d’altres components. Per tant, cal saber calcular la potència de la bateria de calefacció.De fet, a la sala hi ha una transferència tèrmica d’energia de l’aigua calenta a l’aire.
Per calcular la potència de les bateries de calefacció, cal determinar en realitat la seva transferència de calor. Aquest és el nom del procés de transferència de calor d’un cos escalfat a l’aire en una habitació. Hi ha diversos factors que influeixen en aquest indicador. El principal és el material de fabricació. Com més baixa sigui la resistència a la transferència de calor de la bateria, més baixa 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. Ja que per calcular la potència de la bateria de calefacció cal conèixer el nivell d’ompliment amb aigua calenta - cal calcular l’àrea total de l’estructura. La transferència de calor total també depèn d’això.
Per a càlculs, cal determinar Δt mitjançant la fórmula següent:
Δt = ((Тпод-Тобр) / 2) -Тпом
On Tpod, Tobr i Tom - les temperatures a la sortida, la canonada de retorn i els interiors.
Per calcular la potència dels radiadors de calefacció de ferro colat, necessitareu el coeficient de conductivitat tèrmica d’un determinat material i la superfície total d’estructures. El primer es pot extreure de les taules estàndard. Per als models bimetàlics, el càlcul de la potència del radiador de calefacció té en compte els nuclis d’acer de les canonades i la superfície de calefacció d’alumini.
El càlcul es realitza segons la fórmula següent:
Q = Δt * k * S
On P - calor específica del radiador;PER - coeficient de conductivitat tèrmica;S - àrea total de l'estructura.
D’aquesta manera, es pot calcular la potència de la bateria de calefacció. Tanmateix, a la pràctica això és difícil, ja que es desconeixen diversos factors: el gruix de paret real, elements addicionals utilitzats en la fabricació. Així mateix, en el càlcul de la capacitat de la bateria de subministrament de calor, no es tenen en compte les pèrdues de calor a l’habitació.
La majoria de fabricants indiquen la potència nominal del passaport del radiador. Però això només es fa per a un mode de calefacció tèrmic. Per tant, tenint com a base les dades del passaport del producte, podeu calcular amb precisió la potència del radiador de subministrament de calor.
Les velocitats de transferència de calor de la bateria depenen de la instal·lació correcta. A l’hora de calcular la potència dels radiadors de calefacció d’acer, no es té en compte la seva ubicació respecte al parament de la finestra, el sòl i les parets de l’habitació.
Càlcul de potència de la bomba de circulació
En sistemes de subministrament de calor tancats, la circulació de fluids és forçada. Abans de calcular la potència de la bomba per escalfar, cal elaborar un esquema de subministrament de calor. Només després d’això podem començar a calcular.
Hi ha diversos paràmetres que determinen les principals característiques d’aquest component de calefacció. La bomba té com a objectiu augmentar la velocitat del refrigerant al sistema. A més, no ha de crear càrregues hidràuliques excessives, augmentar el soroll. Per això, és tan important calcular correctament la potència de la bomba per escalfar.
Per realitzar els càlculs, heu de conèixer les característiques següents dels equips:
- 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 pèrdues de pressió a la xarxa per fricció de l’aigua a la superfície interior dels components de subministrament de calor. Quan es calcula la potència de la bomba per escalfar, aquest indicador és un dels determinants, ja que el cabal del refrigerant depèn d’aquest;
- El consum d'energia. Està indicat pel fabricant al passaport del dispositiu. Es determina 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 el rendiment. Per fer-ho, heu d’esbrinar la sortida de calor necessària del sistema d’alimentació de calor. Els càlculs de rendiment es realitzen segons la fórmula següent:
Q = (0,86 * R) / (Tpod-Tob)
On P - rendiment del dispositiu;R - potència tèrmica estimada, W;Tpod i Ser - temperatura de l’aigua a les canonades de subministrament i de calefacció.
El principal factor que afecta el rendiment de la bomba és la potència tèrmica del sistema. El millor és calcular-lo el més exactament possible per evitar la compra d’un dispositiu amb paràmetres inapropiats. A més, el càlcul de la potència de la bomba per al subministrament de calor està afectat per les característiques del refrigerant. En el cas d’utilitzar anticongelants, l’indicador nominal s’ha d’incrementar un 10-15%, 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 fórmula següent:
H = 1,3 * (R1 * L1 + R2 * L2 + ... Z1 + Z2) / 10000
On R1 iR2 - pèrdua de pressió a les seccions d’alimentació i retorn de la línia;L1 i L2 - la longitud de les canonades;Z1 i Z2 - resistència hidràulica dels components del sistema.
L'últim indicador per calcular la potència de la bomba per a subministrament de calor es pot treure del passaport del dispositiu. Si no n’hi ha, 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 resistència hidràulica en la magnitud de la columna d’aigua. Aquests. Aquest és un indicador de potència, que és capaç d’elevar l’aigua en una canonada vertical fins a un nivell determinat.
Quan es calcula la potència de la bomba de circulació per al subministrament de calor, no es té en compte la presència de diversos modes de velocitat. Encara que a la pràctica, utilitzant aquesta funció del dispositiu, podeu optimitzar la velocitat del refrigerant, equilibrant tot el sistema.
És difícil fer un càlcul precís de la calefacció d’una casa o un hivernacle per si sol? A més dels mètodes anteriors, es recomana utilitzar programes especialitzats per al subministrament de calor. Això verificarà els resultats i obtindrà la màxima precisió dels càlculs.
El vídeo mostra un exemple de càlcul de la potència de calefacció mitjançant un programa especialitzat:
