Il comfort delle persone che vivono in casa, specialmente nella stagione invernale, dipende in gran parte dalla temperatura dell'aria circostante. Pertanto, tra i servizi che sono attrezzati in locali residenziali, il sistema di riscaldamento occupa il primo posto. In condizioni urbane, il problema del riscaldamento degli appartamenti viene spesso risolto in modo centralizzato, ma negli edifici privati i proprietari devono dotare sistemi di riscaldamento autonomi, il cui elemento principale è una caldaia per acqua calda. È dalle caratteristiche tecniche ed economiche di quest'ultimo che dipendono le prestazioni complessive del sistema.
Come calcolare la potenza della caldaia
La potenza della caldaia di riscaldamento è l'indicatore principale che caratterizza le sue capacità associate al riscaldamento ottimale degli ambienti durante i carichi di picco. La cosa principale qui è calcolare correttamente la quantità di calore necessaria per riscaldarli. Solo in questo caso sarà possibile scegliere la caldaia giusta per riscaldare una casa privata in base alla capacità.
Per calcolare la potenza della caldaia per la casa, vengono utilizzati vari metodi, in cui l'area o il volume dei locali riscaldati viene preso come base. Più recentemente, la potenza richiesta di una caldaia per riscaldamento è stata determinata utilizzando i cosiddetti coefficienti di abitazione impostati per diversi tipi di case all'interno (W / sq. M.):
- 130 ... 200 - case senza isolamento termico;
- 90 ... 110 - case con facciata parzialmente isolata;
- 50 ... 70 - case costruite con le tecnologie del 21 ° secolo.
Moltiplicando l'area della casa per il coefficiente di casa corrispondente, otteniamo la potenza richiesta della caldaia di riscaldamento.
Calcolo della potenza della caldaia in base alle dimensioni geometriche della stanza
Calcola provvisoriamente la potenza della caldaia per il riscaldamento di una casa per area. Usa la formula:
Wkot = S * Wud / 10dove:
- Wkot - potenza di progetto della caldaia, kW;
- S - area totale della stanza riscaldata, mq.
- Wud - la potenza specifica della caldaia, che rappresenta ogni 10 metri quadrati. area riscaldata.
Nel caso generale, si presume che, a seconda della regione in cui si trova il locale, la potenza specifica della caldaia sia (kW \ m. Sq.):
- per le regioni meridionali - 0,7 ... 0,9;
- per aree della banda centrale - 1,0 ... 1,2;
- per Mosca e la regione di Mosca - 1.2 ... 1.5;
- per le regioni settentrionali - 1,5 ... 2,0.
La formula di cui sopra per il calcolo di una caldaia per il riscaldamento di una casa per area viene utilizzata nei casi in cui l'unità di riscaldamento dell'acqua verrà utilizzata solo per il riscaldamento di ambienti con un'altezza non superiore a 2,5 m.
Se si presume che nel locale verrà installata una caldaia a doppio circuito che, oltre al riscaldamento, dovrebbe fornire agli utenti acqua calda, la potenza di progetto calcolata deve essere aumentata del 25%.
Se l'altezza dei locali riscaldati supera i 2,5 m, il risultato ottenuto viene regolato moltiplicandolo per il coefficiente Kv. Kv = N / 2.5, dove N è l'altezza effettiva della stanza, m.
In questo caso, la formula finale è la seguente: P = (S * Wud / 10) * Qu
Questo metodo di calcolo della potenza richiesta che la caldaia dovrebbe avere è adatto a piccoli edifici con soffitta isolata, presenza di isolamento termico di pareti e finestre (finestre con doppi vetri), ecc. In altri casi, il risultato ottenuto da un calcolo approssimativo può portare a che la caldaia acquistata non sarà in grado di funzionare normalmente. In questo caso, la potenza in eccesso o insufficiente contribuisce a una serie di problemi indesiderati per l'utente:
- riduzione degli indicatori tecnici ed economici della caldaia;
- malfunzionamento dei sistemi di automazione;
- rapida usura di parti e accessori;
- condensa nel camino;
- intasamento del camino da prodotti di combustione incompleta del combustibile, ecc .;
Per ottenere risultati più accurati, è necessario tenere conto della quantità di dispersione di calore effettiva attraverso singoli elementi di edifici (finestre, porte, pareti, ecc.).
Calcolo raffinato della potenza della caldaia
Il calcolo del sistema di riscaldamento, che comprende una caldaia di riscaldamento, deve essere effettuato individualmente per ciascun oggetto. Oltre alle sue dimensioni geometriche, è importante tenere conto di alcuni di questi parametri:
- la presenza di ventilazione forzata;
- zona climatica;
- disponibilità di fornitura di acqua calda;
- il grado di isolamento dei singoli elementi dell'oggetto;
- la presenza di soffitta e cantina, ecc.
In termini generali, la formula per un calcolo più accurato della potenza della caldaia è la seguente:
Wkot = Qt * Kzapdove:
- Qt - perdita di calore di un oggetto, kW.
- KZAP - fattore di sicurezza, il cui valore è raccomandato per aumentare la capacità di progettazione della struttura. Di norma, il suo valore è compreso tra 1,15 ... 1,20 (15-20%).
La perdita di calore prevista è determinata dalle formule:
Qt = V * ΔT * Kp / 860, V = S * H; Dove:
- V - il volume della stanza, m3;
- AT - la differenza tra la temperatura dell'aria interna ed esterna, ° C;
- Kr - coefficiente di dispersione, a seconda del grado di isolamento termico dell'oggetto.
Il coefficiente di dispersione viene selezionato in base al tipo di edificio e al grado di isolamento termico.
- Oggetti senza isolamento termico: hangar, caserme di legno, strutture in ferro ondulato, ecc. - Cr = 3.0 ... 4.0.
- Edifici con un basso livello di isolamento termico: pareti costituite da un mattone, finestre in legno, tetti in ardesia o ferro - Cr pari a 2,0 ... 2,9.
- Case con un grado medio di isolamento termico: pareti a due mattoni, un piccolo numero di finestre, un tetto standard, ecc. - Cr è 1,0 ... 1,9.
- Edifici moderni e ben isolati: riscaldamento a pavimento, finestre con doppi vetri, ecc. - Kr è nell'intervallo 0,6 ... 0,9.
Per facilitare ai consumatori la ricerca di una caldaia per il riscaldamento, molti produttori inseriscono calcolatori speciali sui loro siti Web e sui siti Web dei rivenditori. Con il loro aiuto, inserendo le informazioni necessarie negli appositi campi, è possibile determinare con un alto grado di probabilità quale area è progettata, ad esempio, per una caldaia da 24 kW.
Di norma, tale calcolatrice calcola in base ai seguenti dati:
- il valore medio della temperatura esterna nella settimana più fredda della stagione invernale;
- temperatura dell'aria all'interno della struttura;
- la presenza o l'assenza di fornitura di acqua calda;
- dati sullo spessore di pareti e soffitti esterni;
- materiali di cui sono realizzati soffitti e pareti esterne;
- altezza del soffitto;
- dimensioni geometriche di tutte le pareti esterne;
- numero di finestre, dimensioni e descrizione dettagliata;
- informazioni sulla presenza o assenza di ventilazione forzata.
Dopo aver elaborato i dati, il calcolatore fornirà al cliente la potenza richiesta della caldaia di riscaldamento e indicherà anche il tipo e la marca dell'unità che soddisfa la richiesta. Un esempio di calcolo della linea di caldaie a gas progettate per riscaldare case di diverse dimensioni è riportato nella tabella:
Nota per la colonna 11: Ns - caldaia atmosferica montata, A - caldaia a basamento, Nd - caldaia turbocompressa a parete.
Secondo i metodi di cui sopra, viene calcolata la capacità della caldaia a gas. Tuttavia, possono anche essere utilizzati per calcolare le caratteristiche di potenza delle unità di riscaldamento dell'acqua che funzionano con altri tipi di carburante.
Contabilizzazione delle perdite di calore
Iniziando a sviluppare un sistema di riscaldamento autonomo, è innanzitutto necessario scoprire quanto calore entra in strada durante le gelate più gravi attraverso le cosiddette buste degli edifici. Questi includono pareti, finestre, pavimento e tetto. Solo determinando la quantità di perdita di calore, sarà possibile occuparsi della selezione di una fonte di calore della potenza appropriata.Va tenuto presente che la perdita di calore di un edificio durante la stagione invernale si verifica non solo attraverso l'involucro degli edifici. Una parte significativa del calore generato (fino al 30%) viene speso per riscaldare l'aria fredda proveniente dalla strada a causa della ventilazione naturale.
La quantità totale di calore necessaria per riscaldare l'ambiente è determinata dalla formula:
Q = Qconst + Qstardove:
- Qconstru - la quantità di calore persa attraverso lo stesso design, W;
- Qstar - la quantità di calore impiegata per riscaldare l'aria proveniente dalla strada, W.
Sommando i valori ottenuti a seguito dei calcoli, viene determinato il carico termico totale sull'impianto di riscaldamento dell'intero edificio.
Tutte le misurazioni vengono eseguite all'esterno dell'edificio, a colpo sicuro catturandone gli angoli. In caso contrario, il calcolo della perdita di calore sarà impreciso.
Esistono altri modi di dispersione di calore nei locali, ad esempio attraverso una cappa, aprire porte e finestre, crepe nelle strutture, ecc. Tuttavia, la quantità di calore persa per questi motivi praticamente non supera il 5% della perdita di calore totale e pertanto non viene presa in considerazione nei calcoli .
Calcolo della perdita di calore attraverso l'involucro degli edifici
La complessità del calcolo sta nel fatto che deve essere eseguito per ogni stanza separatamente, ispezionando attentamente, misurando e valutando lo stato di ciascuno dei suoi elementi adiacenti all'ambiente. Solo in questo caso, puoi prendere in considerazione tutto il calore che esce di casa.
In base ai risultati delle misurazioni, viene determinata l'area S di ciascun elemento dell'involucro dell'edificio, che viene quindi inserito nella formula di base per calcolare la quantità di energia termica persa:
Qconstructor = 1 / R * (Tv-Tn) * S * (1 + Σβ), R = δ / λ; Dove:
- R - resistenza termica del materiale di costruzione, m. Sq. ° C / W;
- δ - conducibilità termica del materiale di costruzione, W / m ° C);
- λ - spessore del materiale di costruzione, m;
- S - l'area della recinzione esterna, mq.
- Tv - temperatura dell'aria interna, ° C;
- T - la temperatura dell'aria più bassa nella stagione invernale, ° С;
- β - perdita di calore, che dipende dall'orientamento dell'edificio.
Se il design è costituito da diversi materiali, ad esempio un muro di mattoni con isolamento, il valore di resistenza termica R viene calcolato separatamente per ciascuno di questi materiali e quindi riassunto.
Le perdite di calore in base all'orientamento dell'edificio sono selezionate in base a dove è orientato l'elemento di contenimento:
- verso il lato nord - β = 0,1;
- a ovest o sud-est - β = 0,05;
- a sud e se il sud-ovest - β = 0.
Il calcolo delle perdite di calore attraverso gli elementi delle strutture che lo circondano viene eseguito per ogni stanza dell'edificio e, quindi, riassumendole, ottengono la perdita di calore totale prevista in essa. Successivamente, procedono al calcolo nella stanza successiva. Come risultato di questo lavoro, il proprietario della casa sarà in grado di identificare i modi per la massima dispersione di calore ed eliminare le cause del loro verificarsi.
Calcolo del calore speso per il riscaldamento dell'aria di ventilazione
La quantità di calore che viene spesa per riscaldare l'aria di ventilazione in alcuni casi raggiunge il 30% della perdita totale di energia termica. Questo è un valore sufficientemente grande, che è inappropriato da ignorare. Per calcolare la quantità di calore che dovrà essere spesa per il riscaldamento dell'aria di mandata, viene utilizzata la formula:
Qtrain = c * m * (Tv-Tn)dove:
- c - la capacità termica della miscela d'aria, il cui valore è 0,28 W / kg ° C;
- m - portata massica dell'aria che entra nella stanza dalla strada, kg.
Il flusso di massa di aria che entra nella stanza dall'esterno è determinato assumendo che l'aria venga aggiornata in tutta la casa una volta ogni ora. In questo caso, sommando i volumi di tutte le stanze, ottengono la portata volumetrica dell'aria. Quindi, utilizzando il valore della densità dell'aria, il suo volume viene trasferito alla massa. Qui è necessario tenere conto del fatto che la densità dell'aria dipende dalla sua temperatura.
| Temperatura dell'aria di mandata ºС | – 25 | – 20 | – 15 | – 10 | -5 | 0 | + 5 | + 10 |
| Densità, kg / m3 | 1,422 | 1,394 | 1,367 | 1,341 | 1,316 | 1,290 | 1,269 | 1,247 |
Sostituendo tutti i valori noti nella formula sopra, determinare la quantità di calore richiesta per il riscaldamento dell'aria di mandata.
Errori comuni
Il calcolo di un sistema di riscaldamento autonomo è un processo complesso costituito da diverse procedure interconnesse, graduali:
- Calcolo della perdita di calore dell'oggetto.
- Determinazione del regime di temperatura dei singoli locali e dell'edificio nel suo complesso.
- Calcolo della potenza delle batterie del radiatore di riscaldamento.
- Calcolo idraulico del sistema di riscaldamento.
- Calcolo della potenza della caldaia di riscaldamento.
- Determinazione del volume totale del sistema di riscaldamento autonomo.
Il calcolo termico di un sistema di riscaldamento non è una ricerca teorica, ma un risultato accurato e comprovato, la cui attuazione pratica ti consentirà di selezionare correttamente tutti i componenti necessari e di dotare un efficace sistema di riscaldamento che ha funzionato senza problemi per molti anni.
L'errore principale commesso da molti proprietari di case private è di ignorare alcune fasi del calcolo. Credono che per risolvere il problema sia sufficiente scegliere una caldaia più potente, concentrandosi solo sui dati di un calcolo approssimativo della sua capacità per area della stanza. Tale approccio minaccia costi eccessivi di funzionamento e spesso porta al fatto che la caldaia funzionerà continuamente, le batterie del radiatore saranno calde e la stanza sarà fredda. In questo caso, è necessario tornare allo stato originale ed effettuare un calcolo completo del sistema di riscaldamento. Solo dopo questo possiamo iniziare ad eliminare le carenze causate da errori critici nei calcoli.
