Calcolo della potenza delle caldaie di riscaldamento per una casa privata

Il comfort delle persone che soggiornano in casa, soprattutto nella stagione invernale, dipende in gran parte dalla temperatura dell'aria che li circonda. Pertanto, tra le comunicazioni ingegneristiche, attrezzate in locali residenziali, il sistema di riscaldamento occupa il primo posto. In condizioni urbane, i problemi di riscaldamento degli appartamenti sono spesso risolti in modo centralizzato, tuttavia, nelle case private, i loro proprietari devono dotare i sistemi di riscaldamento autonomi, il cui elemento principale è una caldaia ad acqua calda. L'efficienza dell'intero sistema dipende dalle caratteristiche tecniche ed economiche di quest'ultimo.

Come calcolare la potenza della caldaia

La potenza di una caldaia di riscaldamento è l'indicatore principale che caratterizza le sue capacità associate al riscaldamento ottimale dei locali durante i picchi di carico. La cosa principale qui è calcolare correttamente quanto calore è necessario per riscaldarli. Solo in questo caso sarà possibile scegliere la caldaia giusta per riscaldare una casa privata in termini di potenza.

Per calcolare la potenza di una caldaia per una casa, vengono utilizzati vari metodi, in cui viene presa come base l'area o il volume delle stanze riscaldate. Più recentemente, la potenza richiesta di una caldaia di riscaldamento è stata determinata utilizzando i cosiddetti coefficienti di casa stabiliti per diversi tipi di case all'interno (W / m2):

• 130 ... 200 - case senza isolamento termico;
• 90 ... 110 - case con facciata parzialmente isolata;
• 50… 70 - case costruite utilizzando le tecnologie del XXI secolo.

Moltiplicando l'area della casa per il corrispondente coefficiente della casa, abbiamo ottenuto la potenza richiesta della caldaia di riscaldamento.

Calcolo della potenza della caldaia in base alle dimensioni geometriche del locale

Puoi calcolare approssimativamente la potenza della caldaia per il riscaldamento di una casa in base alla sua area. In questo caso si usa la formula:

Wcat = S * Wud / 10dove:

• Wcat - potenza nominale della caldaia, kW;
• S - la superficie totale della stanza riscaldata, mq.;
• Legna - potenza specifica della caldaia, che cade ogni 10 mq. zona riscaldata.

Nel caso generale, si presume che, a seconda della regione in cui si trova la stanza, il valore della potenza specifica della caldaia sia (kW / mq):

• per le regioni meridionali - 0,7 ... 0,9;
• per le aree della corsia 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 sopra per il calcolo di una caldaia per il riscaldamento di una casa per area viene utilizzata nei casi in cui l'unità di acqua calda verrà utilizzata solo per il riscaldamento di ambienti con un'altezza non superiore a 2,5 m.

Se si presume che nel locale venga installata una caldaia a doppio circuito che, oltre al riscaldamento, deve fornire acqua calda alle utenze, la potenza calcolata ottenuta deve essere aumentata del 25%.

Se l'altezza dei locali riscaldati supera i 2,5 m, il risultato ottenuto viene corretto 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 * Wsp / 10) * Kv

Questo metodo di calcolo della potenza richiesta, che deve avere una caldaia per riscaldamento, è adatto per piccoli edifici con sottotetto coibentato, presenza di isolamento termico di pareti e finestre (doppi vetri), ecc.In altri casi, il risultato ottenuto a seguito di un calcolo approssimativo può portare al fatto che la caldaia acquistata non sarà in grado di funzionare normalmente. Allo stesso tempo, una potenza eccessiva o insufficiente contribuisce alla comparsa di una serie di problemi indesiderati per l'utente:

• riduzione degli indicatori tecnici ed economici della caldaia;
• guasto nel funzionamento dei sistemi di automazione;
• rapida usura di parti e componenti;
• condensa nel camino;
• intasamento del camino con prodotti di combustione incompleta del combustibile, ecc.;

Per ottenere risultati più accurati, è necessario tenere conto della quantità di effettiva perdita di calore attraverso i singoli elementi degli edifici (finestre, porte, pareti, ecc.).

Calcolo aggiornato della capacità della caldaia

Il calcolo dell'impianto di riscaldamento, che include una caldaia di riscaldamento, deve essere eseguito individualmente per ciascun oggetto. Oltre alle sue dimensioni geometriche, è importante prendere in considerazione una serie di tali parametri:

• la presenza di ventilazione forzata;
• zona climatica;
• disponibilità di acqua calda sanitaria;
• il grado di isolamento dei singoli elementi dell'oggetto;
• la presenza di una soffitta e di un seminterrato, ecc.

In generale, la formula per un calcolo più accurato della potenza della caldaia è la seguente:

Wcat = Qt * Kzapdove:

• Qt - dispersione termica dell'oggetto, kW.
• Kzapi - il fattore di sicurezza, del cui valore si consiglia di aumentare la capacità progettuale dell'oggetto. Di norma, il suo valore è compreso tra 1,15 ... 1,20 (15-20%).

Le perdite di calore previste sono determinate dalle formule:

Qt = V * ΔT * Kp / 860, V = S * H; Dove:

• V - il volume della stanza, metri cubi;
• T - differenza tra la temperatura dell'aria esterna ed interna, ° С;
• Cr - coefficiente di dissipazione, in funzione del grado di isolamento termico dell'oggetto.

Il fattore di dissipazione viene scelto in base al tipo di edificio e al grado del suo isolamento termico.

• Oggetti senza isolamento termico: hangar, baracche in legno, strutture in lamiera ondulata, ecc. - Cr = 3.0 ... 4.0.
• Edifici con un basso livello di isolamento termico: pareti in un mattone, finestre in legno, tetto in ardesia o ferro - Kr è considerato uguale nell'intervallo 2,0 ... 2,9.
• Case con un grado medio di isolamento termico: pareti di due mattoni, un numero limitato 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. - Cr è compreso tra 0,6 ... 0,9.

Per rendere più facile per il consumatore trovare 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 nei campi appropriati, è possibile con un alto grado di probabilità determinare per quale area, ad esempio, è progettata 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 dell'oggetto;
• la presenza o meno di fornitura di acqua calda;
• dati sullo spessore di pareti e pavimenti esterni;
• materiali con cui sono realizzati pavimenti e pareti esterne;
• altezza del soffitto;
• dimensioni geometriche di tutte le pareti esterne;
• il numero di finestre, le loro dimensioni e una descrizione dettagliata;
• informazioni sulla presenza o assenza di ventilazione forzata.

Dopo aver elaborato i dati ottenuti, 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 di una linea di caldaie a gas progettate per riscaldare case di diverse dimensioni è mostrato nella tabella:

Nota per la colonna 11: Нс - caldaia atmosferica montata, А - caldaia a basamento, Нд - caldaia turbocompressa murale.

Secondo i metodi di cui sopra, viene calcolata la potenza della caldaia a gas. Tuttavia, possono anche essere utilizzati per calcolare le caratteristiche di potenza delle unità di riscaldamento dell'acqua funzionanti con altri tipi di combustibile.

Contabilità perdite di calore

Quando si inizia a sviluppare un sistema di riscaldamento autonomo, è necessario prima di tutto scoprire quanto calore esce in strada durante le gelate più forti attraverso le cosiddette strutture di recinzione. Questi includono pareti, finestre, pavimento e tetto. Solo determinando la quantità di calore dissipato, sarà possibile occuparsi della selezione di una fonte di calore di potenza adeguata. Va tenuto presente che la perdita di calore dell'edificio nella stagione invernale avviene non solo attraverso le strutture di recinzione. Una parte significativa del calore generato (fino al 30%) viene spesa per il riscaldamento dell'aria fredda proveniente dalla strada grazie alla ventilazione naturale.

La quantità totale di calore necessaria per riscaldare la stanza è determinata dalla formula:

Q = Qcostrutto + Qairdove:

• Qconstruct - la quantità di calore ceduta attraverso una struttura dello stesso tipo, W;
• Qair - la quantità di calore consumata per riscaldare l'aria proveniente dalla strada, W.

Sommando i valori ottenuti a seguito di calcoli, determinano il carico termico totale sull'impianto di riscaldamento dell'intero edificio.

Tutte le misurazioni vengono eseguite all'esterno dell'edificio, catturandone gli angoli senza fallo. In caso contrario, il calcolo della perdita di calore sarà impreciso.

Esistono altri modi di dispersione del calore nelle stanze, ad esempio attraverso una cappa da cucina, porte e finestre aperte, crepe nelle strutture, ecc. Tuttavia, la quantità di calore perso per questi motivi praticamente non supera il 5% della perdita di calore totale e quindi non viene preso in considerazione nei calcoli. ...

Calcolo della perdita di calore attraverso le strutture di recinzione

La complessità del calcolo risiede nel fatto che deve essere eseguito per ogni stanza separatamente, esaminando, misurando e valutando attentamente lo stato di ciascuno dei suoi elementi adiacenti all'ambiente. Solo in questo caso è possibile tenere conto di tutto il calore in uscita dalla casa.

Sulla base dei risultati delle misurazioni, viene determinata l'area S di ciascun elemento delle strutture di contenimento, che viene poi inserita nella formula base per il calcolo della quantità di energia termica persa:

Qconstr = 1 / R * (Tv-Tn) * S * (1 + Σβ), R = δ / λ; Dove:

• R - resistenza termica del materiale da costruzione, Mq. ° С/W;
• δ - conducibilità termica del materiale da costruzione, W/m° );
• λ - spessore del materiale da costruzione, m;
• S - l'area della recinzione esterna, mq.;
• tv - temperatura dell'aria interna, ° С;
• Tn - la temperatura dell'aria più bassa nella stagione invernale, ° С;
• β - dispersione termica, che dipende dall'orientamento dell'edificio.

Se la struttura è costituita da più materiali, ad esempio un muro di mattoni con isolamento, il valore della resistenza termica R viene calcolato separatamente per ciascuno di questi materiali e quindi sommato.

Le perdite di calore, a seconda dell'orientamento dell'edificio, vengono selezionate in base a dove è orientato l'elemento di contenimento:

• al lato nord - β = 0,1;
• a ovest o sud-est - β = 0,05;
• a sud o sud-ovest - = 0.

Il calcolo delle perdite di calore attraverso gli elementi delle strutture di chiusura viene effettuato per ogni stanza dell'edificio e, quindi, sommandole, si ottiene il valore previsto delle perdite di calore totali in esso. Successivamente, procedono al calcolo nella stanza successiva. Come risultato del lavoro svolto, il proprietario della casa sarà in grado di identificare le modalità di massima dispersione di calore ed eliminare le cause del loro verificarsi.

Calcolo del calore consumato per il riscaldamento dell'aria di ventilazione

La quantità di calore che viene consumata per riscaldare l'aria di ventilazione raggiunge in alcuni casi il 30% delle perdite totali di energia termica. Questo è un valore abbastanza grande, che non è pratico da ignorare. Per calcolare la quantità di calore che sarà costretta a spendere per riscaldare l'aria di mandata, viene utilizzata la seguente formula:

Qair = 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 in ingresso nel locale dalla strada, kg.

La portata massica dell'aria che entra nella stanza dall'esterno è determinata assumendo che l'aria venga rinnovata in tutta la casa 1 volta all'ora.In questo caso sommando i volumi di tutti i locali si ottiene il valore volumetrico della portata d'aria. Quindi, utilizzando il valore della densità dell'aria, il suo volume viene convertito in massa. Qui è necessario tenere conto del fatto che la densità dell'aria dipende dalla sua temperatura.

Sostituendo tutti i valori noti nella formula sopra, viene determinata la quantità di calore necessaria per riscaldare l'aria di mandata.

Errori comuni

Il calcolo di un sistema di riscaldamento autonomo è un processo complesso costituito da diverse procedure interconnesse e dettagliate:

1. Calcolo delle dispersioni termiche dell'oggetto.
2. Determinazione del regime di temperatura delle singole stanze e dell'edificio nel suo insieme.
3. Calcolo della potenza delle batterie dei radiatori riscaldanti.
4. Calcolo idraulico dell'impianto di riscaldamento.
5. Calcolo della potenza della caldaia di riscaldamento.
6. Determinazione del volume totale dell'impianto di riscaldamento autonomo.

Il calcolo termico di un sistema di riscaldamento non è uno studio teorico, ma un risultato accurato e ragionevole, la cui attuazione pratica consentirà di selezionare correttamente tutti i componenti necessari e dotare un sistema di riscaldamento efficace che funziona senza problemi da molti anni .

L'errore principale che commettono molti proprietari di case private è 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 potenza sull'area della stanza. Questo approccio minaccia di costi operativi inutili e spesso porta al fatto che la caldaia funzionerà costantemente, le batterie del radiatore saranno calde e la stanza sarà fredda. In questo caso, è necessario tornare allo stato originale ed eseguire un calcolo completo dell'impianto di riscaldamento. Solo allora si può iniziare a eliminare le carenze causate da errori critici nei calcoli.