Cálculo del sistema de calefacción de una casa privada: reglas y ejemplos de cálculo.
Calentar una casa privada es un elemento necesario de una vivienda confortable. Acuerde que la disposición del complejo de calefacción debe abordarse con cuidado, ya que Los errores son caros. ¿Pero nunca ha hecho tales cálculos y no sabe cómo realizarlos correctamente?
Le ayudaremos: en nuestro artículo consideraremos en detalle cómo se realiza el cálculo del sistema de calefacción de una casa privada para compensar efectivamente la pérdida de calor en los meses de invierno.
Damos ejemplos específicos, complementando el material del artículo con fotos visuales y consejos útiles en video, así como tablas relevantes con indicadores y coeficientes necesarios para los cálculos.
El contenido del artículo:
Pérdida de calor de una casa privada
El edificio pierde calor debido a la diferencia en la temperatura del aire dentro y fuera de la casa. La pérdida de calor es mayor, cuanto más importante es el área de la envoltura del edificio (ventanas, techos, paredes, cimientos).
También pérdida de calor conectado con los materiales de las estructuras de cerramiento y sus tamaños. Por ejemplo, la pérdida de calor de las paredes delgadas es mayor que la del espesor.
Eficaz cálculo de calefacción Para una casa privada debe tener en cuenta los materiales utilizados en la construcción de sobres de construcción.
Por ejemplo, con un espesor igual de una pared de madera y ladrillo, el calor se lleva a cabo con diferentes intensidades: la pérdida de calor a través de estructuras de madera es más lenta. Algunos materiales permiten que el calor pase mejor (metal, ladrillo, concreto), otros peores (madera, lana mineral, espuma de poliestireno).
El ambiente dentro de un edificio residencial está indirectamente relacionado con el ambiente aéreo externo. Las paredes, las aberturas de las ventanas y puertas, el techo y los cimientos en invierno transfieren el calor de la casa al exterior y, a cambio, suministran frío. Representan el 70-90% de la pérdida de calor total de la cabaña.
También se produce una fuga constante de energía térmica durante la temporada de calefacción a través de la ventilación y las aguas residuales.
Al calcular la pérdida de calor de una construcción de vivienda individual, estos datos generalmente no se tienen en cuenta. Pero la inclusión de las pérdidas de calor a través de los sistemas de alcantarillado y ventilación en el cálculo térmico general de la casa sigue siendo la decisión correcta.
Es imposible calcular el circuito de calefacción autónomo de una casa de campo sin evaluar la pérdida de calor de sus estructuras circundantes. Más precisamente, no funcionará determinar el poder de la calderasuficiente para calentar la cabaña en las heladas más severas.
El análisis del consumo real de energía térmica a través de las paredes le permitirá comparar los costos del equipo de caldera y el combustible con los costos del aislamiento térmico de las paredes.
Después de todo, cuanto más eficiente es la energía de la casa, es decir cuanto menos calor pierde durante los meses de invierno, menor es el costo de adquirir combustible.
Para un cálculo competente del sistema de calefacción, necesitará coeficiente de conductividad térmica Materiales de construcción comunes.
Cálculo de la pérdida de calor a través de las paredes.
Usando la cabaña condicional de dos pisos como ejemplo, calculamos la pérdida de calor a través de sus estructuras de pared.
Datos de origen:
- "caja" cuadrada con paredes frontales de 12 m de ancho y 7 m de alto;
- dentro de las paredes de 16 aberturas, el área de cada 2,5 m2;
- material de paredes frontales - ladrillo cerámico con cuerpo;
- espesor de pared - 2 ladrillos.
A continuación, calcularemos el grupo de indicadores a partir del cual se agrega el valor total de pérdida de calor a través de las paredes.
Resistencia a la transferencia de calor
Para averiguar el índice de resistencia a la transferencia de calor para una pared de fachada, es necesario dividir el grosor del material de la pared por su coeficiente de conductividad térmica.
Para una serie de materiales estructurales, los datos sobre el coeficiente de conductividad térmica se presentan en las imágenes de arriba y abajo.
Nuestro muro condicional está construido de ladrillo cerámico sólido, cuya conductividad térmica es de 0,56 W / macerca deC. Su espesor, teniendo en cuenta la mampostería en el centro de distribución central, es de 0,51 m. Al dividir el espesor de la pared por el coeficiente de conductividad térmica del ladrillo, obtenemos la resistencia de transferencia de calor de la pared:
0,51: 0,56 = 0,91 W / m2 × oCon
Redondeamos el resultado de la división a dos decimales; no hay necesidad de datos más precisos sobre la resistencia a la transferencia de calor.
Área de pared externa
Como se eligió un edificio cuadrado como ejemplo, el área de sus paredes se determina multiplicando el ancho por la altura de una pared, luego por el número de paredes externas:
12 · 7 · 4 = 336 m2
Entonces, conocemos el área de las paredes frontales. Pero, ¿qué pasa con las aberturas de ventanas y puertas, que ocupan juntas 40 m2 (2.5 · 16 = 40 m2) de la pared frontal, ¿deben tenerse en cuenta?
De hecho, cómo calcular correctamente calefacción autónoma en una casa de madera excluyendo resistencia a la transferencia de calor de ventanas y estructuras de puertas.
Si es necesario calcular la pérdida de calor de un edificio de gran superficie o de una casa cálida (eficiencia energética), sí, teniendo en cuenta los coeficientes de transferencia de calor de los marcos de las ventanas y las puertas de entrada, será correcto en el cálculo.
Sin embargo, para edificios de baja altura IZHS construidos con materiales tradicionales, se pueden descuidar las aberturas de puertas y ventanas. Es decir No quite su área del área total de las paredes frontales.
Pérdida de calor de pared común
Descubrimos la pérdida de calor de la pared de su metro cuadrado cuando la diferencia de temperatura entre el aire dentro y fuera de la casa es de un grado.
Para hacer esto, divida la unidad por la resistencia a la transferencia de calor de la pared, calculada anteriormente:
1: 0,91 = 1,09 W / m2·acerca deCon
Conociendo la pérdida de calor por metro cuadrado del perímetro de las paredes externas, puede determinar la pérdida de calor a ciertas temperaturas de la calle.
Por ejemplo, si la temperatura en la cabaña es de +20 acerca deC, y en la calle -17 acerca deC, la diferencia de temperatura será 20 + 17 = 37 acerca deC. En esta situación, la pérdida total de calor de las paredes de nuestra casa condicional será:
0,91 · 336 · 37 = 11313 W,
Donde: 0.91 - resistencia a la transferencia de calor por metro cuadrado de la pared; 336 - área de paredes frontales; 37 - diferencia de temperatura entre ambiente interior y exterior.
Volvemos a calcular la pérdida de calor resultante en kilovatios hora, son más convenientes para la percepción y los cálculos posteriores de la potencia del sistema de calefacción.
Pérdida de calor de pared en kilovatios hora
Primero, descubra cuánta energía térmica pasará a través de las paredes en una hora con una diferencia de temperatura de 37 acerca deC.
Le recordamos que el cálculo se realiza para una casa con características estructurales, seleccionada condicionalmente para demostración y cálculos de demostración:
113131: 1000 = 11.313 kWh,
Donde: 11313 - la cantidad de pérdida de calor obtenida anteriormente; 1 hora; 1000 es la cantidad de vatios por kilovatio.
Para calcular la pérdida de calor por día, la pérdida de calor obtenida por hora se multiplica por 24 horas:
11.31324 = 271.512 kWh
Para mayor claridad, descubrimos la pérdida de energía térmica durante la temporada de calefacción completa:
7 · 30 · 271.512 = 57017.52 kWh,
Donde: 7 - el número de meses en la temporada de calefacción; 30 - el número de días en un mes; 271,512 - pérdida diaria de calor de las paredes.
Por lo tanto, la pérdida de calor estimada de la casa con las características anteriores de la envolvente del edificio ascenderá a 57017.52 kWh durante siete meses de la temporada de calefacción.
Teniendo en cuenta los efectos de la ventilación de la casa privada.
Como ejemplo, calcularemos la pérdida de calor de ventilación durante la temporada de calefacción para una cabaña condicional de forma cuadrada, con una pared de 12 metros de ancho y 7 metros de alto.
Excluyendo muebles y paredes interiores, el volumen interno de la atmósfera en este edificio será:
12 · 12 · 7 = 1008 m3
A temperatura del aire +20 acerca deC (norma en la temporada de calefacción) su densidad es 1.2047 kg / m3y el calor específico es 1.005 kJ / (kgacerca deC)
Calculamos la masa de la atmósfera en la casa:
10081.2047 = 1214.34 kg,
Donde: 1008 - el volumen de la atmósfera hogareña; 1.2047 - densidad del aire en t +20 acerca deS
Suponga un cambio de cinco veces en el volumen de aire en las instalaciones de la casa. Tenga en cuenta que el exacto requisito de volumen de suministro El aire fresco depende del número de residentes de la cabaña.
Con una diferencia de temperatura promedio entre la casa y la calle en la temporada de calefacción, igual a 27 acerca deC (20 acerca deC casa, -7 acerca deCon la atmósfera externa) por día para calentar el suministro de aire frío, necesita energía térmica:
5.271214.34-1.005 = 164755.58 kJ,
Donde: 5 - el número de cambios de aire en las instalaciones; 27 - diferencia de temperatura entre atmósfera interior y exterior; 1214.34 - densidad del aire en t +20 acerca deC; 1.005 - calor específico del aire.
Convertimos kilojulios en kilovatios hora, dividiendo el valor por el número de kilojulios en un kilovatio hora (3600):
164755.58: 3600 = 45.76 kWh
Habiendo descubierto el costo de la energía térmica para calentar el aire en la casa durante su reemplazo de cinco veces a través de la ventilación de suministro, podemos calcular la pérdida de calor del "aire" para la temporada de calefacción de siete meses:
7 · 30 · 45.76 = 9609.6 kWh,
Donde: 7 - el número de meses "calentados"; 30 - el número promedio de días en un mes; 45.76 - costos diarios de energía térmica para calentar el suministro de aire.
El consumo de energía de ventilación (infiltración) es inevitable, ya que la renovación del aire en la cabaña es vital.
Las necesidades de calefacción de la atmósfera de aire reemplazable en la casa deben calcularse, sumarse con las pérdidas de calor a través de la envolvente del edificio y tenerse en cuenta al elegir una caldera de calefacción. Hay otro tipo de consumo de energía térmica, este último: la pérdida de calor del alcantarillado.
Costos energéticos para la preparación de ACS
Si durante los meses más cálidos el agua fría fluye del grifo hacia la cabaña, entonces en la temporada de calefacción es helada, con una temperatura que no excede los +5 acerca deC. No es posible bañarse, lavar los platos y lavar sin calentar el agua.
El agua que ingresa a la taza del inodoro entra en contacto con la atmósfera del hogar a través de las paredes y recibe un poco de calor. ¿Qué le sucede al agua calentada al quemar combustible no libre y gastada en las necesidades del hogar? Se vierte en la alcantarilla.
Veamos un ejemplo. Una familia de tres, supongamos que pasen 17 m.3 agua mensual. 1000 kg / m3 - la densidad del agua, y 4.183 kJ / kgacerca deC es su calor específico.
La temperatura promedio del agua de calefacción destinada a las necesidades domésticas, sea +40 acerca deC. En consecuencia, la diferencia en la temperatura promedio entre el agua fría que ingresa a la casa (+5 acerca deC) y se calienta en una caldera (+30 acerca deC) resulta 25 acerca deC.
Para calcular la pérdida de calor del alcantarillado, consideramos:
17 · 1000 · 25 · 4.183 = 1777775 kJ,
Donde: 17 - volumen mensual de consumo de agua; 1000 es la densidad del agua; 25 - diferencia de temperatura entre agua fría y caliente; 4,183 - calor específico del agua;
Para convertir kilojulios a kilovatios hora más comprensibles:
1777775: 3600 = 493.82 kWh
Por lo tanto, durante un período de siete meses de la temporada de calefacción, la energía térmica ingresa al alcantarillado en la cantidad de:
493.827 = 3456.74 kWh
El consumo de energía térmica para calentar el agua por necesidades de higiene es pequeño, en comparación con la pérdida de calor a través de las paredes y la ventilación. Pero esto también es consumo de energía, cargar la caldera o la caldera y provocar el consumo de combustible.
Cálculo de la potencia de la caldera.
La caldera en el sistema de calefacción está diseñada para compensar la pérdida de calor del edificio. Y también, en el caso de sistema de doble circuito o cuando se equipa la caldera con una caldera de calentamiento indirecto, para calentar agua para necesidades higiénicas.
Al calcular la pérdida de calor diaria y el consumo de agua tibia "para aguas residuales", es posible determinar con precisión la capacidad de caldera necesaria para una cabaña de un área determinada y las características de las estructuras de cerramiento.
Para determinar la potencia de la caldera de calefacción, es necesario calcular el costo de la energía térmica de la casa a través de las paredes de la fachada y el calentamiento de la atmósfera de aire reemplazable del interior.
Se requieren datos sobre pérdidas de calor en kilovatios hora por día; en el caso de una casa condicional, calculada como ejemplo, esto es:
271.512 + 45.76 = 317.272 kWh,
Donde: 271,512 - pérdida de calor diaria por paredes externas; 45.76 - pérdida de calor diaria por calentar el suministro de aire.
En consecuencia, la capacidad de calentamiento necesaria de la caldera será:
317.272: 24 (horas) = 13.22 kW
Sin embargo, dicha caldera estará bajo una carga constantemente alta, reduciendo su vida útil. Y en días especialmente helados, la capacidad nominal de la caldera no será suficiente, ya que con una alta diferencia de temperatura entre atmósferas interiores y exteriores, la pérdida de calor del edificio aumentará considerablemente.
Por lo tanto elige una caldera De acuerdo con un cálculo promedio del costo de la energía térmica, no vale la pena, ya que puede no hacer frente a las heladas severas.
Será racional aumentar la capacidad requerida de los equipos de calderas en un 20%:
13.22.2 + 13.22 = 15.86 kW
Para calcular la potencia requerida del segundo circuito de la caldera, calentar agua para lavar platos, bañarse, etc., es necesario dividir el consumo de calor mensual de las pérdidas de calor de la "alcantarilla" por la cantidad de días del mes y por 24 horas:
493.82: 30: 24 = 0.68 kW
Según los resultados del cálculo, la potencia óptima de la caldera para el ejemplo de la cabaña es 15.86 kW para el circuito de calefacción y 0.68 kW para el circuito de calefacción.
La elección de radiadores.
Tradicionalmente potencia del radiador de calefacción Se recomienda elegir el área de la habitación climatizada, con una exageración del 15-20% de los requisitos de energía, por si acaso.
Como ejemplo, consideremos cuán correcto es el método de elegir un radiador "10 m2 de área - 1.2 kW".
Datos iniciales: habitación de la esquina en el primer nivel de una casa de dos pisos IZHS; pared exterior de mampostería de ladrillo cerámico de doble hilera; ancho de la sala 3 m, longitud 4 m, altura del techo 3 m.
De acuerdo con el esquema de selección simplificado, se propone calcular el área de la habitación, consideramos:
3 (ancho) · 4 (largo) = 12 m2
Es decir La potencia requerida del radiador de calefacción con una prima del 20% es de 14,4 kW. Ahora calculemos los parámetros de potencia del radiador de calefacción en función de la pérdida de calor de la habitación.
De hecho, el área de una habitación afecta la pérdida de energía térmica menos que el área de sus paredes que se extienden a un lado del edificio (frente).
Por lo tanto, consideraremos exactamente el área de paredes "de la calle" disponibles en la sala:
3 (ancho) · 3 (alto) + 4 (largo) · 3 (alto) = 21 m2
Conociendo el área de las paredes que transfieren el calor “a la calle”, calculamos la pérdida de calor con una diferencia en la temperatura ambiente y de la calle de 30acerca de (en la casa +18 acerca deC, fuera de -12 acerca deC), e inmediatamente en kilovatios hora:
0.91 · 21 · 30: 1000 = 0.57 kW,
Donde: 0.91 - resistencia a la transferencia de calor m2 de paredes de la habitación frente a "la calle"; 21 - el área de las paredes "de la calle"; 30 - diferencia de temperatura dentro y fuera de la casa; 1000 es la cantidad de vatios por kilovatio.
Resulta que para compensar la pérdida de calor a través de las paredes de la fachada de este diseño, a 30acerca de La diferencia de temperatura en la casa y en la calle es suficiente calefacción con una capacidad de 0,57 kWh. Aumentamos la potencia requerida en 20, incluso en un 30%, obtenemos 0,74 kWh.
Por lo tanto, los requisitos de potencia real de la calefacción pueden ser significativamente más bajos que el esquema comercial "1.2 kW por metro cuadrado de superficie".
Además, el cálculo correcto de la potencia requerida de los radiadores de calefacción reducirá el volumen refrigerante en el sistema de calefacción, lo que reducirá la carga en la caldera y los costos de combustible.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
A dónde va el calor de casa: el video proporciona las respuestas:
En el video, se considera el procedimiento para calcular la pérdida de calor de una casa a través de la envolvente del edificio.Conociendo la pérdida de calor, será posible calcular con precisión la potencia del sistema de calefacción:
Para ver un video detallado sobre los principios de selección de las características de potencia de una caldera de calefacción, consulte a continuación:
La producción de calor aumenta anualmente, los precios del combustible están aumentando. Y el calor constantemente no es suficiente. No puede ser indiferente al consumo de energía de la cabaña, no es rentable.
Por un lado, cada nueva temporada de calefacción le cuesta al propietario más y más caro. Por otro lado, el aislamiento de paredes, cimientos y techos suburbanos cuesta mucho dinero. Sin embargo, cuanto menos calor salga del edificio, más barato será calentarlo..
La preservación del calor en las instalaciones de la casa es la tarea principal del sistema de calefacción en los meses de invierno. La elección de la potencia de la caldera de calefacción depende de la condición de la casa y de la calidad del aislamiento de sus estructuras de cerramiento. El principio de "kilovatios por cada 10 cuadrados de área" funciona en una cabaña de un estado promedio de fachadas, techos y cimientos.
¿Ha calculado independientemente un sistema de calefacción para su hogar? ¿O notó una falta de coincidencia en los cálculos dados en el artículo? Comparta su experiencia práctica o el volumen de conocimientos teóricos dejando un comentario en el bloque de este artículo.
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Es bueno que ahora exista la oportunidad de calcular adecuadamente el sistema de calefacción de una casa privada. Al evitar errores incluso en la etapa de planificación, ahorramos mucho dinero, tiempo y nervios, al tiempo que conseguimos condiciones de vida cómodas. Anteriormente, todo se hacía a simple vista, y a menudo tenía que terminarse o modificarse por completo. Es notable que la ciencia encuentre aplicación aplicada.
Si desea una casa cálida y cómoda, debe contar con un sistema de calefacción. Afortunadamente, hay toneladas de calculadoras en línea en Internet que simplifican la tarea.