O conforto das pessoas que ficam em ambientes fechados, especialmente no inverno, depende muito da temperatura do ar circundante. Portanto, entre os serviços públicos equipados em instalações residenciais, o sistema de aquecimento ocupa o primeiro lugar. Nas condições urbanas, os problemas de aquecimento de apartamentos são resolvidos com maior frequência de maneira centralizada, mas em edifícios particulares seus proprietários precisam equipar sistemas de aquecimento autônomos, cujo principal elemento é uma caldeira de água quente. É pelas características técnicas e econômicas deste último que depende o desempenho geral do sistema.
Como calcular a potência da caldeira
A capacidade de uma caldeira de aquecimento é o principal indicador que caracteriza suas capacidades associadas ao aquecimento ideal das salas durante cargas de pico. O principal aqui é calcular corretamente quanto calor será necessário para aquecê-los. Somente neste caso será possível escolher a caldeira correta para o aquecimento de uma casa particular por capacidade.
Para calcular a potência da caldeira da casa, são utilizados vários métodos, nos quais a área ou o volume das instalações aquecidas é tomado como base. Mais recentemente, a potência necessária de uma caldeira de aquecimento foi determinada usando os chamados coeficientes de casa definidos para diferentes tipos de casas dentro (W / sq. M.):
- 130 ... 200 - casas sem isolamento térmico;
- 90 ... 110 - casas com fachada parcialmente isolada;
- 50 ... 70 - casas construídas usando as tecnologias do século XXI.
Multiplicando a área da casa pelo coeficiente correspondente, obtemos a potência necessária da caldeira de aquecimento.
Cálculo da potência da caldeira de acordo com as dimensões geométricas da sala
Calcular provisoriamente a potência da caldeira para aquecer uma casa por sua área. Use a fórmula:
Wkot = S * Wud / 10Onde:
- Wkot - potência de projeto da caldeira, kW;
- S - área total da sala aquecida, m2;
- Wud - a potência específica da caldeira, responsável por cada 10 metros quadrados. área aquecida.
No caso geral, supõe-se que, dependendo da região em que a sala está localizada, a potência específica da caldeira seja (kW \ m. Sq.):
- para as regiões sul - 0,7 ... 0,9;
- para áreas da banda do meio - 1,0 ... 1,2;
- para Moscou e a região de Moscou - 1,2 ... 1,5;
- para as regiões do norte - 1,5 ... 2,0.
A fórmula acima para o cálculo de uma caldeira para aquecimento de uma casa por área é usada nos casos em que a unidade de aquecimento de água será usada apenas para aquecimento de salas com uma altura não superior a 2,5 m.
Se for assumido que uma caldeira de circuito duplo será instalada na sala, que, além do aquecimento, deve fornecer água quente aos usuários, a potência calculada do projeto deve ser aumentada em 25%.
Se a altura das salas aquecidas exceder 2,5 m, o resultado obtido será ajustado multiplicando-o pelo coeficiente Kv. Kv = N / 2.5, onde N é a altura real da sala, m.
Nesse caso, a fórmula final é a seguinte: P = (S * Wud / 10) * Qu
Este método de cálculo da potência necessária que a caldeira deve ter é adequado para pequenos edifícios com um sótão isolado, a presença de isolamento térmico de paredes e janelas (janelas com vidros duplos), etc. Em outros casos, o resultado obtido de um cálculo aproximado pode levar a que a caldeira comprada não poderá operar normalmente. Nesse caso, energia em excesso ou insuficiente contribui para uma série de problemas indesejáveis para o usuário:
- redução de indicadores técnicos e econômicos da caldeira;
- mau funcionamento dos sistemas de automação;
- desgaste rápido de peças e acessórios;
- condensação na chaminé;
- entupimento de chaminés por produtos de combustão incompleta de combustível, etc;
Para obter resultados mais precisos, é necessário levar em consideração a quantidade real de perda de calor por meio de elementos individuais dos edifícios (janelas, portas, paredes, etc.).
Cálculo refinado da potência da caldeira
O cálculo do sistema de aquecimento, que inclui uma caldeira de aquecimento, deve ser realizado individualmente para cada objeto. Além de suas dimensões geométricas, é importante levar em consideração vários desses parâmetros:
- a presença de ventilação forçada;
- zona climática;
- disponibilidade de abastecimento de água quente;
- o grau de isolamento de elementos individuais do objeto;
- a presença de um sótão e porão, etc.
Em termos gerais, a fórmula para um cálculo mais preciso da potência da caldeira é a seguinte:
Wkot = Qt * KzapOnde:
- Qt - perda de calor de um objeto, kW.
- Kzap - fator de segurança, cujo valor é recomendado para aumentar a capacidade de projeto da instalação. Como regra, seu valor está no intervalo de 1,15 ... 1,20 (15-20%).
A perda de calor prevista é determinada pelas fórmulas:
Qt = V * ΔT * Kp / 860, V = S * H; Onde:
- V - o volume da sala, m3;
- ΔT - a diferença entre a temperatura do ar externo e interno, ° C;
- Kr - coeficiente de dispersão, dependendo do grau de isolamento térmico do objeto.
O coeficiente de dispersão é selecionado com base no tipo de construção e no grau de seu isolamento térmico.
- Objetos sem isolamento térmico: hangares, casernas de madeira, estruturas de ferro ondulado, etc. - Кр = 3.0 ... 4.0.
- Edifícios com baixo nível de isolamento térmico: paredes de um tijolo, janelas de madeira, telhas de ardósia ou ferro - Cr igual a 2,0 ... 2,9.
- Casas com um grau médio de isolamento térmico: paredes de dois tijolos, um pequeno número de janelas, um telhado comum etc. - Cr é 1,0 ... 1,9.
- Edifícios modernos e bem isolados: aquecimento de piso, janelas com vidros duplos, etc. - Kr está na faixa de 0,6 ... 0,9.
Para facilitar a localização de uma caldeira de aquecimento para os consumidores, muitos fabricantes colocam calculadoras especiais em seus sites e sites dos revendedores. Com a ajuda deles, após inserir as informações necessárias nos campos correspondentes, é possível determinar com alto grau de probabilidade qual área é projetada, por exemplo, para uma caldeira de 24 kW.
Como regra, essa calculadora calcula de acordo com os seguintes dados:
- o valor médio da temperatura externa na semana mais fria do inverno;
- temperatura do ar dentro da instalação;
- a presença ou ausência de fornecimento de água quente;
- dados sobre a espessura de paredes e tetos externos;
- materiais dos quais são feitos tetos e paredes externas;
- altura do teto;
- dimensões geométricas de todas as paredes externas;
- número de janelas, seus tamanhos e descrição detalhada;
- informações sobre a presença ou ausência de ventilação forçada.
Após o processamento dos dados, a calculadora fornecerá ao cliente a energia necessária da caldeira de aquecimento, além de indicar o tipo e a marca da unidade que atende à solicitação. Um exemplo de cálculo da linha de caldeiras a gás projetadas para aquecer casas de tamanhos diferentes é apresentado na tabela:
Nota para a coluna 11: Ns - caldeira atmosférica montada, A - caldeira de piso, Nd - caldeira turboalimentada de parede.
De acordo com os métodos acima, a capacidade da caldeira a gás é calculada. No entanto, eles também podem ser usados para calcular as características de energia das unidades de aquecimento de água que operam com outros tipos de combustível.
Contabilidade de perdas de calor
Começando a desenvolver um sistema de aquecimento autônomo, é necessário descobrir quanto calor entra na rua durante as geadas mais severas através das chamadas estruturas anexas. Estes incluem paredes, janelas, piso e teto. Somente determinando a quantidade de perda de calor, será possível atender à seleção de uma fonte de calor da energia apropriada.Deve-se ter em mente que a perda de calor de um edifício no inverno ocorre não apenas através de envelopes de construção. Uma parte significativa do calor gerado (até 30%) é gasta no aquecimento do ar frio proveniente da rua devido à ventilação natural.
A quantidade total de calor necessária para aquecer a sala é determinada pela fórmula:
Q = Qconst + QstarOnde:
- Qconstru - a quantidade de calor perdida no mesmo projeto, W;
- Qstar - a quantidade de calor gasta no aquecimento do ar proveniente da rua, W.
Resumindo os valores obtidos como resultado dos cálculos, é determinada a carga total de calor no sistema de aquecimento de todo o edifício.
Todas as medições são realizadas na parte externa do edifício, sem deixar de capturar seus cantos. Caso contrário, o cálculo da perda de calor será impreciso.
Existem outras formas de vazamento de calor nas instalações, por exemplo, através de um exaustor, portas e janelas abertas, rachaduras nas estruturas etc. No entanto, a quantidade de calor perdida por esses motivos praticamente não excede 5% da perda total de calor e, portanto, não é levada em consideração nos cálculos .
Cálculo da perda de calor através de envelopes de construção
A complexidade do cálculo está no fato de que ele deve ser realizado para cada sala separadamente, inspecionando cuidadosamente, medindo e avaliando o estado de cada um de seus elementos adjacentes ao ambiente. Somente neste caso, você pode levar em consideração todo o calor que sai de casa.
De acordo com os resultados das medições, é determinada a área S de cada elemento do invólucro do edifício, que é então inserido na fórmula básica para calcular a quantidade de energia térmica perdida:
Qconstructor = 1 / R * (Tv-Tn) * S * (1 + β), R = δ / λ; Onde:
- R - resistência térmica do material de construção, metros quadrados ° C / W;
- δ - condutividade térmica do material de construção, W / m ° C);
- λ - espessura do material de construção, m;
- S - a área da cerca externa, m2;
- Televisão - temperatura do ar interior, ° C;
- T - a temperatura mais baixa do ar no inverno, ° С;
- β - perda de calor, que depende da orientação do edifício.
Se o projeto consiste em vários materiais, por exemplo, uma parede de tijolos com isolamento, o valor da resistência térmica R é calculado separadamente para cada um desses materiais e, em seguida, resumido.
As perdas de calor, dependendo da orientação do edifício, são selecionadas com base em onde o elemento envolvente é orientado:
- para o lado norte - β = 0,1;
- para o oeste ou sudeste - β = 0,05;
- para o sul e se o sudoeste - β = 0.
O cálculo das perdas de calor através dos elementos dos envelopes dos edifícios é realizado para cada divisão do edifício e, em seguida, resumindo-os, eles obtêm a perda total de calor prevista. Depois disso, eles prosseguem para o cálculo na próxima sala. Como resultado deste trabalho, o proprietário da casa poderá identificar formas de vazamento máximo de calor e eliminar as causas de sua ocorrência.
Cálculo do calor gasto no aquecimento do ar de ventilação
A quantidade de calor gasta no aquecimento do ar de ventilação em alguns casos atinge 30% da perda total de energia térmica. Esse é um valor suficientemente grande, que é inapropriado ignorar. Para calcular a quantidade de calor que será gasta no aquecimento do ar fornecido, a fórmula é usada:
Qtrain = c * m * (Tv-Tn)Onde:
- c - capacidade térmica da mistura de ar, cujo valor é de 0,28 W / kg ° C;
- m - caudal mássico de ar que entra na sala pela rua, kg.
O fluxo de massa de ar que entra na sala pelo lado de fora é determinado assumindo que o ar é atualizado em toda a casa uma vez a cada hora. Nesse caso, somando os volumes de todas as salas, eles obtêm a vazão volumétrica do ar. Então, usando o valor da densidade do ar, seu volume é convertido em massa. Aqui é necessário levar em consideração o fato de que a densidade do ar depende de sua temperatura.
| Temperatura do ar de alimentação ºС | – 25 | – 20 | – 15 | – 10 | -5 | 0 | + 5 | + 10 |
| Densidade, kg / m3 | 1,422 | 1,394 | 1,367 | 1,341 | 1,316 | 1,290 | 1,269 | 1,247 |
Substituindo todos os valores conhecidos na fórmula acima, determine a quantidade de calor necessária para aquecer o ar de suprimento.
Erros comuns
O cálculo de um sistema de aquecimento autônomo é um processo complexo que consiste em vários procedimentos interconectados em fases:
- Cálculo da perda de calor do objeto.
- Determinação do regime de temperatura de quartos individuais e do edifício como um todo.
- Cálculo da potência das baterias do radiador de aquecimento.
- Cálculo hidráulico do sistema de aquecimento.
- Cálculo da potência da caldeira de aquecimento.
- Determinação do volume total do sistema de aquecimento autônomo.
O cálculo térmico de um sistema de aquecimento não é uma pesquisa teórica, mas um resultado preciso e fundamentado, cuja implementação prática permitirá selecionar corretamente todos os componentes necessários e equipar um sistema de aquecimento eficaz que funcione sem problemas há muitos anos.
O principal erro que muitos proprietários de casas particulares cometem é ignorar certas etapas do cálculo. Eles acreditam que, para resolver o problema, basta escolher uma caldeira mais potente, concentrando-se apenas nos dados de um cálculo aproximado de sua capacidade pela área da sala. Essa abordagem é carregada de custos operacionais excessivos e muitas vezes leva ao fato de que a caldeira funcionará continuamente, as baterias do radiador estarão quentes e a sala estará fria. Nesse caso, é necessário retornar ao estado original e fazer um cálculo completo do sistema de aquecimento. Somente depois disso podemos começar a eliminar as deficiências causadas por erros críticos nos cálculos.
