Calculul puterii cazanelor de încălzire pentru o casă privată

Confortul oamenilor care stau în interior, în special în sezonul de iarnă, depinde în mare măsură de temperatura aerului din jurul lor. Prin urmare, printre comunicațiile inginerești, echipate în spații rezidențiale, sistemul de încălzire ocupă primul loc. În condițiile urbane, problemele legate de încălzirea apartamentelor sunt rezolvate cel mai adesea într-un mod centralizat, cu toate acestea, în casele private, proprietarii lor trebuie să echipeze sisteme de încălzire autonome, al căror element principal este un cazan de apă caldă. Eficiența întregului sistem depinde de caracteristicile tehnice și economice ale acestuia.

Cum se calculează puterea cazanului

Puterea unui cazan de încălzire este principalul indicator care caracterizează capacitățile sale asociate cu încălzirea optimă a spațiilor în timpul sarcinilor de vârf. Principalul lucru aici este să calculați corect câtă căldură este necesară pentru a le încălzi. Numai în acest caz va fi posibil să alegeți cazanul potrivit pentru încălzirea unei case private din punct de vedere al puterii.

Pentru a calcula puterea unui cazan pentru o casă, sunt utilizate diferite metode, în care se ia ca bază suprafața sau volumul camerelor încălzite. Mai recent, puterea necesară a unui cazan de încălzire a fost determinată utilizând așa-numiții coeficienți de casă stabiliți pentru diferite tipuri de case din (W / m2):

• 130 ... 200 - case fără izolație termică;
• 90 ... 110 - case cu fațadă parțial izolată;
• 50… 70 - case construite folosind tehnologiile secolului XXI.

Înmulțind aria casei cu coeficientul casei corespunzător, am obținut puterea necesară a cazanului de încălzire.

Calculul puterii cazanului în funcție de dimensiunile geometrice ale camerei

Puteți calcula aproximativ puterea cazanului pentru încălzirea unei case în funcție de suprafața acesteia. În acest caz, se folosește formula:

Wcat = S * Wud / 10Unde:

• Wcat - puterea nominală a cazanului, kW;
• S - suprafața totală a camerei încălzite, mp;
• Lemn - puterea specifică a cazanului, care cade la fiecare 10 mp. zona incalzita.

În cazul general, se presupune că, în funcție de regiunea în care se află încăperea, valoarea puterii specifice a cazanului este (kW \ mp. M.):

• pentru regiunile sudice - 0,7 ... 0,9;
• pentru zonele benzii de mijloc - 1,0 ... 1,2;
• pentru Moscova și regiunea Moscovei - 1,2 ... 1,5;
• pentru regiunile nordice - 1,5 ... 2,0.

Formula de mai sus pentru calcularea unui cazan pentru încălzirea unei case după suprafață este utilizată în cazurile în care unitatea de încălzire a apei va fi utilizată numai pentru încălzirea încăperilor cu o înălțime de cel mult 2,5 m.

Dacă se presupune că în cameră va fi instalat un cazan cu dublu circuit care, pe lângă încălzire, trebuie să furnizeze utilizatorilor apă caldă, puterea calculată obținută trebuie mărită cu 25%.

Dacă înălțimea spațiilor încălzite depășește 2,5 m, atunci rezultatul obținut este corectat înmulțindu-l cu coeficientul Kv. Kv = N / 2,5, unde N este înălțimea reală a camerei, m.

În acest caz, formula finală arată astfel: P = (S * Wsp / 10) * Kv

Această metodă de calcul al puterii necesare, pe care trebuie să o aibă un cazan de încălzire, este potrivită pentru clădirile mici cu mansardă izolată, prezența izolației termice a pereților și ferestrelor (geam termopan) etc.În alte cazuri, rezultatul obținut ca urmare a unui calcul aproximativ poate duce la faptul că cazanul achiziționat nu va putea funcționa normal. În același timp, puterea excesivă sau insuficientă contribuie la apariția unui număr de probleme nedorite pentru utilizator:

• reducerea indicatorilor tehnici și economici ai cazanului;
• eșec în funcționarea sistemelor de automatizare;
• uzura rapidă a pieselor și componentelor;
• condens în coș;
• înfundarea coșului de fum cu produse de ardere incompletă a combustibilului etc .;

Pentru a obține rezultate mai precise, este necesar să se ia în considerare cantitatea de pierdere efectivă de căldură prin elemente individuale ale clădirilor (ferestre, uși, pereți etc.).

Calcul actualizat al capacității cazanului

Calculul sistemului de încălzire, care include un cazan de încălzire, trebuie efectuat individual pentru fiecare obiect. Pe lângă dimensiunile sale geometrice, este important să se ia în considerare o serie de astfel de parametri:

• prezența ventilației forțate;
• zona climatică;
• disponibilitatea alimentării cu apă caldă;
• gradul de izolare a elementelor individuale ale obiectului;
• prezența unei mansarde și subsol etc.

În general, formula pentru un calcul mai precis al puterii cazanului este următoarea:

Wcat = Qt * KzapUnde:

• Qt - pierderea de căldură a obiectului, kW.
• Kzap - factorul de siguranță, prin valoarea căruia se recomandă creșterea capacității de proiectare a obiectului. De regulă, valoarea sa este cuprinsă între 1,15 ... 1,20 (15-20%).

Pierderile de căldură prevăzute sunt determinate de formulele:

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

• V - volumul camerei, metri cubi;
• ΔT - diferența dintre temperatura aerului exterior și interior, ° С;
• Cr - coeficientul de disipare, în funcție de gradul de izolare termică a obiectului.

Factorul de disipare este selectat pe baza tipului de clădire și a gradului de izolare termică a acestuia.

• Obiecte fără izolație termică: hangare, barăci din lemn, structuri din fier ondulat etc. - Cr = 3.0 ... 4.0.
• Clădiri cu un nivel scăzut de izolație termică: pereți dintr-o singură cărămidă, ferestre din lemn, acoperiș din ardezie sau fier - Kr este considerat egal în intervalul 2.0 ... 2.9.
• Case cu un grad mediu de izolare termică: pereți din două cărămizi, un număr mic de ferestre, un acoperiș standard etc. - Cr este de 1,0 ... 1,9.
• Clădiri moderne, bine izolate: încălzire prin pardoseală, geamuri termopan etc. - Cr este în intervalul 0,6 ... 0,9.

Pentru a face mai ușor pentru consumator să găsească un cazan de încălzire, mulți producători plasează calculatoare speciale pe site-urile lor web și pe site-urile distribuitorilor. Cu ajutorul lor, prin introducerea informațiilor necesare în câmpurile corespunzătoare, este posibil, cu un grad ridicat de probabilitate, să se determine în ce zonă, de exemplu, este proiectat un cazan de 24 kW.

De regulă, un astfel de calculator calculează în funcție de următoarele date:

• valoarea medie a temperaturii exterioare în cea mai rece săptămână din sezonul de iarnă;
• temperatura aerului în interiorul obiectului;
• prezența sau absența alimentării cu apă caldă;
• date despre grosimea pereților și podelelor exterioare;
• materiale din care sunt realizate podele și pereți exteriori;
• înălțimea tavanului;
• dimensiunile geometrice ale tuturor pereților exteriori;
• numărul ferestrelor, dimensiunile acestora și o descriere detaliată;
• informații despre prezența sau absența ventilației forțate.

După procesarea datelor obținute, calculatorul va oferi clientului puterea necesară a cazanului de încălzire și va indica, de asemenea, tipul și marca unității care îndeplinește cererea. Un exemplu de calcul al unei linii de cazane pe gaz proiectate pentru încălzirea caselor de diferite dimensiuni este prezentat în tabel:

Notă pentru coloana 11: Нс - cazan atmosferic suspendat, А - cazan de podea, Нд - cazan turbocompresor montat pe perete.

Conform metodelor de mai sus, se calculează puterea cazanului pe gaz. Cu toate acestea, ele pot fi utilizate și pentru a calcula caracteristicile de putere ale unităților de încălzire a apei care funcționează pe alte tipuri de combustibil.

Contabilitatea pierderilor de căldură

Când începeți să dezvoltați un sistem de încălzire autonom, este necesar în primul rând să aflați câtă căldură iese în stradă în timpul înghețurilor cele mai severe prin așa-numitele structuri de închidere. Acestea includ pereți, ferestre, podea și acoperiș. Numai prin determinarea cantității de pierdere de căldură, va fi posibil să se asiste la alegerea unei surse de căldură cu energie adecvată. Trebuie avut în vedere faptul că pierderea de căldură de către clădire în sezonul de iarnă are loc nu numai prin structurile de închidere. O parte semnificativă a căldurii generate (până la 30%) este cheltuită pentru încălzirea aerului rece provenit din stradă datorită ventilației naturale.

Cantitatea totală de căldură necesară pentru încălzirea camerei este determinată de formula:

Q = Qconstruct + QairUnde:

• Qconstruct - cantitatea de căldură pierdută printr-o structură de același tip, W;
• Qair - cantitatea de căldură consumată pentru încălzirea aerului care vine de pe stradă, W.

Sumând valorile obținute ca urmare a calculelor, acestea determină sarcina totală de căldură pe sistemul de încălzire al întregii clădiri.

Toate măsurătorile sunt efectuate în exteriorul clădirii, capturând colțurile acesteia fără greș. În caz contrar, calculul pierderii de căldură va fi inexact.

Există alte modalități de scurgere a căldurii în camere, de exemplu, prin hota de bucătărie, ușile și ferestrele deschise, crăpăturile structurilor etc. Cu toate acestea, cantitatea de căldură pierdută din aceste motive practic nu depășește 5% din pierderea totală de căldură și, prin urmare, nu este luat în considerare în calcule ...

Calculul pierderii de căldură prin structuri de închidere

Complexitatea calculului constă în faptul că trebuie efectuată separat pentru fiecare cameră, examinând cu atenție, măsurând și evaluând starea fiecăruia dintre elementele sale adiacente mediului. Numai în acest caz este posibil să se ia în considerare toată căldura care iese din casă.

Pe baza rezultatelor măsurătorilor, se determină aria S a fiecărui element al structurilor de închidere, care este apoi introdusă în formula de bază pentru calcularea cantității de energie termică pierdută:

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

• R - rezistența termică a materialului de construcție, mp M. ° С / W;
• δ - conductivitatea termică a materialului de construcție, W / m ° С);
• λ - grosimea materialului de construcție, m;
• S - zona gardului exterior, mp;
• televizor - temperatura aerului interior, ° С;
• Tn - cea mai scăzută temperatură a aerului în sezonul de iarnă, ° С;
• β - pierderea de căldură, care depinde de orientarea clădirii.

Dacă structura constă din mai multe materiale, de exemplu, un zid de cărămidă cu izolație, valoarea rezistenței termice R este calculată separat pentru fiecare dintre aceste materiale și apoi rezumată.

Pierderile de căldură, în funcție de orientarea clădirii, sunt selectate în funcție de orientarea elementului de închidere:

• în partea de nord - β = 0,1;
• spre vest sau sud-est - β = 0,05;
• spre sud sau sud-vest - β = 0.

Calculul pierderilor de căldură prin elementele structurilor de închidere se efectuează pentru fiecare cameră din clădire și apoi însumând, se obține valoarea prezisă a pierderilor totale de căldură din ea. După aceea, trec la calculul din camera alăturată. Ca urmare a muncii efectuate, proprietarul locuinței va fi capabil să identifice modalitățile de scurgere maximă de căldură și să elimine cauzele apariției acestora.

Calculul căldurii consumate pentru încălzirea aerului de ventilație

Cantitatea de căldură consumată pentru încălzirea aerului de ventilație, în unele cazuri, ajunge la 30% din pierderile totale de energie termică. Aceasta este o valoare suficient de mare, pe care nu este practic să o ignorăm. Pentru a calcula cantitatea de căldură care va fi forțată să fie consumată pentru încălzirea aerului de alimentare, se folosește următoarea formulă:

Qair = c * m * (Tv-Tn)Unde:

• c - capacitatea termică a amestecului de aer, a cărui valoare este de 0,28 W / kg ° C;
• m - debitul masic de aer care intră în cameră din stradă, kg.

Debitul de masă al aerului care intră în cameră din exterior este determinat presupunând că aerul este reînnoit în toată casa o dată pe oră.În acest caz, adăugând volumele tuturor încăperilor, se obține valoarea volumetrică a debitului de aer. Apoi, folosind valoarea densității aerului, volumul său este convertit în masă. Aici trebuie să luați în considerare faptul că densitatea aerului depinde de temperatura acestuia.

Înlocuind toate valorile cunoscute din formula de mai sus, se determină cantitatea de căldură necesară pentru încălzirea aerului de alimentare.

Greșeli comune

Calculul unui sistem de încălzire autonom este un proces complex care constă din mai multe proceduri inter-corelate, pas cu pas:

1. Calculul pierderilor de căldură ale obiectului.
2. Determinarea regimului de temperatură a camerelor individuale și a clădirii în ansamblu.
3. Calculul puterii bateriilor radiatorului de încălzire.
4. Calcul hidraulic al sistemului de încălzire.
5. Calculul puterii cazanului de încălzire.
6. Determinarea volumului total al sistemului de încălzire autonom.

Calculul termic al unui sistem de încălzire nu este un studiu teoretic, ci un rezultat corect și rezonabil, a cărui implementare practică vă va permite să selectați corect toate componentele necesare și să echipați un sistem de încălzire eficient care funcționează fără probleme de mulți ani .

Principala greșeală pe care o fac mulți proprietari de case private este ignorarea unor etape ale calculului. Ei cred că, pentru a rezolva problema, este suficient să alegeți un cazan mai puternic, concentrându-se doar pe datele unui calcul aproximativ al puterii sale pe suprafața camerei. Această abordare amenință cu costuri de operare inutile și duce adesea la faptul că cazanul va funcționa constant, bateriile radiatorului vor fi fierbinți și camera va fi rece. În acest caz, este necesar să reveniți la starea inițială și să faceți un calcul complet al sistemului de încălzire. Abia atunci se poate începe eliminarea neajunsurilor cauzate de erorile critice din calcule.