La comodidad de las personas que se quedan en el interior, especialmente en la temporada de invierno, depende en gran medida de la temperatura del aire circundante. Por lo tanto, entre los servicios públicos que están equipados en locales residenciales, el sistema de calefacción ocupa el primer lugar. En condiciones urbanas, los problemas de los apartamentos de calefacción a menudo se resuelven de manera centralizada, pero en edificios privados sus propietarios tienen que equipar sistemas de calefacción autónomos, cuyo elemento principal es una caldera de agua caliente. De las características técnicas y económicas de este último depende el rendimiento general del sistema.
Como calcular la potencia de la caldera
La potencia de la caldera de calefacción es el indicador principal que caracteriza sus capacidades asociadas con el calentamiento óptimo de las habitaciones durante las cargas máximas. Lo principal aquí es calcular correctamente cuánto calor se necesitará para calentarlos. Solo en este caso será posible elegir la caldera adecuada para calentar una casa privada por capacidad.
Para calcular la potencia de la caldera de la casa, se utilizan varios métodos, en los que se toma como base el área o el volumen de las instalaciones con calefacción. Más recientemente, la potencia requerida de una caldera de calefacción se determinó utilizando los llamados coeficientes de la casa establecidos para diferentes tipos de casas dentro (W / sq. M.):
- 130 ... 200 - casas sin aislamiento térmico;
- 90 ... 110 - casas con una fachada parcialmente aislada;
- 50 ... 70 - casas construidas utilizando las tecnologías del siglo XXI.
Multiplicando el área de la casa por el coeficiente correspondiente de la casa, obtenemos la potencia requerida de la caldera de calefacción.
Cálculo de la potencia de la caldera según las dimensiones geométricas de la sala.
Calcule tentativamente la potencia de la caldera para calentar una casa por su área. Usa la fórmula:
Wkot = S * Wud / 10dónde:
- Wkot - potencia de diseño de la caldera, kW;
- S - área total de la habitación climatizada, m2.
- Wud - la potencia específica de la caldera, que representa cada 10 metros cuadrados. zona climatizada
En el caso general, se supone que, dependiendo de la región en la que se encuentre la sala, la potencia específica de la caldera es (kW \ m. Sq.):
- para las regiones del sur - 0.7 ... 0.9;
- para áreas de la banda media - 1.0 ... 1.2;
- para Moscú y la región de Moscú - 1.2 ... 1.5;
- para las regiones del norte - 1.5 ... 2.0.
La fórmula anterior para calcular una caldera para calentar una casa por área se usa en casos en los que el calentador de agua se usará solo para calentar habitaciones con una altura de no más de 2.5 m.
Si se supone que se instalará una caldera de doble circuito en la habitación, que, además de la calefacción, debe proporcionar agua caliente a los usuarios, la potencia de diseño calculada debe aumentarse en un 25%.
Si la altura de las habitaciones con calefacción supera los 2,5 m, entonces el resultado obtenido se ajusta multiplicándolo por el coeficiente Kv. Kv = N / 2.5, donde N es la altura real de la habitación, m.
En este caso, la fórmula final es la siguiente: P = (S * Wud / 10) * Qu
Este método de cálculo de la potencia requerida que debe tener la caldera es adecuado para edificios pequeños con un ático aislado, la presencia de aislamiento térmico de paredes y ventanas (ventanas de doble acristalamiento), etc. En otros casos, el resultado obtenido de un cálculo aproximado puede conducir a que la caldera comprada no podrá funcionar normalmente. En este caso, el poder excesivo o insuficiente contribuye a una serie de problemas indeseables para el usuario:
- reducción de indicadores técnicos y económicos de la caldera;
- mal funcionamiento de los sistemas de automatización;
- desgaste rápido de piezas y accesorios;
- condensación en la chimenea;
- obstrucción de chimeneas por productos de combustión incompleta de combustible, etc.
Para obtener resultados más precisos, es necesario tener en cuenta la cantidad de pérdida de calor real a través de elementos individuales de los edificios (ventanas, puertas, paredes, etc.).
Cálculo refinado de la potencia de la caldera.
El cálculo del sistema de calefacción, que incluye una caldera de calefacción, debe realizarse individualmente para cada objeto. Además de sus dimensiones geométricas, es importante tener en cuenta una serie de tales parámetros:
- la presencia de ventilación forzada;
- zona climática
- disponibilidad de suministro de agua caliente;
- el grado de aislamiento de elementos individuales del objeto;
- la presencia de un ático y sótano, etc.
En términos generales, la fórmula para un cálculo más preciso de la potencia de la caldera es la siguiente:
Wkot = Qt * Kzapdónde:
- Qt - pérdida de calor de un objeto, kW.
- Kzap - factor de seguridad, cuyo valor se recomienda para aumentar la capacidad de diseño de la instalación. Como regla, su valor está en el rango de 1.15 ... 1.20 (15-20%).
La pérdida de calor prevista está determinada por las fórmulas:
Qt = V * ΔT * Kp / 860, V = S * H; Dónde:
- V - el volumen de la habitación, m3;
- ΔT - la diferencia entre la temperatura del aire externa e interna, ° C;
- Kr - coeficiente de dispersión, dependiendo del grado de aislamiento térmico del objeto.
El coeficiente de dispersión se selecciona en función del tipo de edificio y el grado de su aislamiento térmico.
- Objetos sin aislamiento térmico: hangares, barracones de madera, estructuras de hierro corrugado, etc. - Кр = 3.0 ... 4.0.
- Edificios con un bajo nivel de aislamiento térmico: paredes hechas de un ladrillo, ventanas de madera, techos de pizarra o hierro - Cr igual a 2.0 ... 2.9.
- Casas con un grado medio de aislamiento térmico: paredes de dos ladrillos, un pequeño número de ventanas, un techo estándar, etc. - Cr es 1.0 ... 1.9.
- Edificios modernos y bien aislados: calefacción por suelo radiante, ventanas de doble acristalamiento, etc. - Kr está en el rango de 0.6 ... 0.9.
Para facilitar que los consumidores encuentren una caldera de calefacción, muchos fabricantes colocan calculadoras especiales en sus sitios web y en los sitios web de los distribuidores. Con su ayuda, después de haber ingresado la información necesaria en los campos correspondientes, es posible determinar con un alto grado de probabilidad qué área está diseñada, por ejemplo, para una caldera de 24 kW.
Como regla general, dicha calculadora calcula de acuerdo con los siguientes datos:
- el valor promedio de la temperatura exterior en la semana más fría en la temporada de invierno;
- temperatura del aire dentro de la instalación;
- la presencia o ausencia de suministro de agua caliente;
- datos sobre el grosor de paredes y techos externos;
- materiales de los que están hechos techos y paredes externas;
- altura del techo;
- dimensiones geométricas de todas las paredes exteriores;
- número de ventanas, sus tamaños y descripción detallada;
- Información sobre la presencia o ausencia de ventilación forzada.
Una vez procesados los datos, la calculadora le dará al cliente la potencia requerida de la caldera de calefacción, e indicará el tipo y la marca de la unidad que cumple con la solicitud. En la tabla se muestra un ejemplo de cálculo de la línea de calderas de gas diseñadas para calentar casas de diferentes tamaños:
Nota para la columna 11: Ns - caldera atmosférica montada, A - caldera de pie, Nd - caldera turboalimentada de pared.
De acuerdo con los métodos anteriores, se calcula la capacidad de la caldera de gas. Sin embargo, también se pueden usar para calcular las características de potencia de las unidades de calentamiento de agua que funcionan con otros tipos de combustible.
Contabilidad de pérdida de calor
Comenzando a desarrollar un sistema de calefacción autónomo, primero es necesario averiguar cuánto calor sale a la calle durante las heladas más severas a través de las llamadas estructuras de cerramiento. Estos incluyen paredes, ventanas, piso y techo. Solo determinando la cantidad de pérdida de calor, será posible atender a la selección de una fuente de calor de la potencia adecuada.Debe tenerse en cuenta que la pérdida de calor de un edificio en la temporada de invierno ocurre no solo a través de los sobres del edificio. Una parte significativa del calor generado (hasta el 30%) se gasta en calentar el aire frío que proviene de la calle debido a la ventilación natural.
La cantidad total de calor necesaria para calentar la habitación está determinada por la fórmula:
Q = Qconst + Qstardónde:
- Qconstru - la cantidad de calor perdido a través del mismo diseño, W;
- Qstar - la cantidad de calor gastada en calentar el aire proveniente de la calle, W.
Resumiendo los valores obtenidos como resultado de los cálculos, se determina la carga de calor total en el sistema de calefacción de todo el edificio.
Todas las mediciones se llevan a cabo en el exterior del edificio, sin fallar capturando sus esquinas. De lo contrario, el cálculo de la pérdida de calor será inexacto.
Hay otras formas de fuga de calor en las instalaciones, por ejemplo, a través de una campana extractora, puertas y ventanas abiertas, grietas en las estructuras, etc. Sin embargo, la cantidad de calor perdido por estas razones prácticamente no supera el 5% de la pérdida de calor total y, por lo tanto, no se tiene en cuenta en los cálculos. .
Cálculo de la pérdida de calor mediante la construcción de sobres.
La complejidad del cálculo radica en el hecho de que debe realizarse para cada habitación por separado, inspeccionando, midiendo y evaluando cuidadosamente el estado de cada uno de sus elementos adyacentes al entorno. Solo en este caso, puede tener en cuenta todo el calor que sale de la casa.
Según los resultados de las mediciones, se determina el área S de cada elemento de la envolvente del edificio, que luego se inserta en la fórmula básica para calcular la cantidad de energía térmica perdida:
Qconstructor = 1 / R * (Tv-Tn) * S * (1 + Σβ), R = δ / λ; Dónde:
- R - resistencia térmica del material de construcción, m. Sq. ° C / W;
- δ - conductividad térmica del material de construcción, W / m ° C);
- λ - espesor del material de construcción, m;
- S - el área de la cerca externa, sq. M.
- Televisión - temperatura del aire interior, ° C;
- T - la temperatura del aire más baja en la temporada de invierno, ° С;
- β - pérdida de calor, que depende de la orientación del edificio.
Si el diseño consta de varios materiales, por ejemplo, una pared de ladrillo con aislamiento, el valor de resistencia térmica R se calcula por separado para cada uno de estos materiales, y luego se resume.
Las pérdidas de calor dependiendo de la orientación del edificio se seleccionan en función de dónde se orienta el elemento envolvente:
- hacia el lado norte - β = 0.1;
- al oeste o sureste - β = 0.05;
- hacia el sur y si el suroeste - β = 0.
El cálculo de las pérdidas de calor a través de los elementos de los sobres del edificio se lleva a cabo para cada habitación del edificio, y luego, al resumirlas, obtienen la pérdida de calor total prevista en el mismo. Después de eso, proceden al cálculo en la habitación de al lado. Como resultado de este trabajo, el propietario de la casa podrá identificar formas de máxima fuga de calor y eliminar las causas de su ocurrencia.
Cálculo del calor gastado en calentar el aire de ventilación.
La cantidad de calor que se gasta en calentar el aire de ventilación en algunos casos alcanza el 30% de la pérdida total de energía térmica. Este es un valor suficientemente grande, que es inapropiado ignorar. Para calcular la cantidad de calor que deberá gastarse en calentar el aire de suministro, se utiliza la fórmula:
Qtrain = c * m * (Tv-Tn)dónde:
- C - la capacidad calorífica de la mezcla de aire, cuyo valor es de 0,28 W / kg ° C;
- metro - caudal másico de aire que ingresa a la habitación desde la calle, kg.
El flujo másico de aire que ingresa a la habitación desde el exterior se determina asumiendo que el aire se actualiza en toda la casa una vez cada hora. En este caso, sumando los volúmenes de todas las habitaciones, obtienen el caudal volumétrico de aire. Luego, usando el valor de la densidad del aire, su volumen se transfiere a la masa. Aquí es necesario tener en cuenta el hecho de que la densidad del aire depende de su temperatura.
| Temperatura del aire de suministro ºС | – 25 | – 20 | – 15 | – 10 | -5 | 0 | + 5 | + 10 |
| Densidad, kg / m3. | 1,422 | 1,394 | 1,367 | 1,341 | 1,316 | 1,290 | 1,269 | 1,247 |
Sustituyendo todos los valores conocidos en la fórmula anterior, determine la cantidad de calor requerida para calentar el suministro de aire.
Errores comunes
El cálculo de un sistema de calefacción autónomo es un proceso complejo que consta de varios procedimientos interconectados y escalonados:
- Cálculo de la pérdida de calor del objeto.
- Determinación del régimen de temperatura de habitaciones individuales y del edificio en su conjunto.
- Cálculo de la potencia de calentamiento de las baterías del radiador.
- Cálculo hidráulico del sistema de calefacción.
- Cálculo de la potencia de la caldera de calefacción.
- Determinación del volumen total del sistema de calefacción autónomo.
El cálculo térmico de un sistema de calefacción no es una investigación teórica, sino un resultado preciso y comprobado, cuya implementación práctica le permitirá seleccionar correctamente todos los componentes necesarios y equipar un sistema de calefacción eficaz que ha estado funcionando sin problemas durante muchos años.
El principal error cometido por muchos propietarios de casas particulares es ignorar algunas etapas del cálculo. Creen que para resolver el problema es suficiente elegir una caldera más potente, centrándose solo en los datos de un cálculo aproximado de su capacidad por el área de la habitación. Tal enfoque está plagado de costos operativos excesivos y a menudo lleva al hecho de que la caldera funcionará continuamente, las baterías del radiador estarán calientes y la habitación estará fría. En este caso, es necesario volver al estado original y hacer un cálculo completo del sistema de calefacción. Solo después de esto podemos comenzar a eliminar las deficiencias causadas por errores críticos en los cálculos.
