¿Cómo optimizar los costos de calefacción? Este problema se resuelve solo mediante un enfoque integrado, teniendo en cuenta todos los parámetros del sistema, los edificios y las características climáticas de la región. En este caso, el componente más importante es la carga térmica en la calefacción: el cálculo de los indicadores horarios y anuales se incluye en el sistema de cálculo de eficiencia del sistema.
¿Por qué necesitas saber este parámetro?
¿Cuál es el cálculo de la carga de calor para calefacción? Determina la cantidad óptima de energía térmica para cada habitación y el edificio en su conjunto. Las variables son la potencia de los equipos de calefacción: calderas, radiadores y tuberías. También se tiene en cuenta la pérdida de calor en el hogar.
Idealmente, la salida de calor del sistema de calefacción debe compensar todas las pérdidas de calor mientras se mantiene un nivel de temperatura confortable. Por lo tanto, antes de realizar el cálculo de la carga de calefacción anual, debe determinar los principales factores que lo afectan:
- Descripción de los elementos estructurales de la casa. Las paredes exteriores, ventanas, puertas, sistema de ventilación afectan el nivel de pérdida de calor;
- Dimensiones de la casa. Es lógico suponer que cuanto más grande sea la habitación, más intensamente debería funcionar el sistema de calefacción. Un factor importante en esto no es solo el volumen total de cada habitación, sino también el área de las paredes externas y las estructuras de las ventanas;
- El clima en la región. Con caídas de temperatura relativamente pequeñas en el exterior, se necesita una pequeña cantidad de energía para compensar la pérdida de calor. Aquellos. La carga máxima de calefacción por hora depende directamente del grado de disminución de la temperatura en un cierto período de tiempo y del valor promedio anual para la temporada de calefacción.
Dados estos factores, se compila el régimen térmico óptimo del sistema de calefacción. Resumiendo todo lo anterior, podemos decir que la determinación de la carga térmica en la calefacción es necesaria para reducir el consumo de energía y mantener el nivel óptimo de calefacción en las instalaciones de la casa.
Para calcular la carga de calefacción óptima mediante indicadores agregados, debe conocer el volumen exacto del edificio. Es importante recordar que esta técnica se desarrolló para estructuras grandes, por lo que el error de cálculo será grande.
La elección de los métodos de cálculo.
Antes de realizar el cálculo de la carga de calefacción según los indicadores agregados o con mayor precisión, es necesario conocer las condiciones de temperatura recomendadas para un edificio residencial.
Al calcular las características de la calefacción, debe guiarse por las normas de SanPiN 2.1.2.2645-10. Según la tabla, en cada habitación de la casa es necesario garantizar la temperatura óptima del modo de calefacción.
Los métodos por los cuales se realiza el cálculo de la carga horaria de calentamiento pueden tener diferentes grados de precisión. En algunos casos, se recomienda utilizar cálculos bastante complejos, como resultado de lo cual el error será mínimo. Si la optimización de los costos de energía no es una prioridad en el diseño de calefacción, puede aplicar esquemas menos precisos.
Al calcular la carga horaria de calefacción, se debe tener en cuenta el cambio diario en la temperatura de la calle. Para mejorar la precisión del cálculo, debe conocer las características técnicas del edificio.
Formas simples de calcular la carga de calor
Cualquier cálculo de la carga de calor es necesario para optimizar los parámetros del sistema de calefacción o mejorar las características de aislamiento térmico de la casa. Después de su implementación, se seleccionan ciertos métodos para regular la carga de calor de calentamiento.Considere los métodos no laboriosos para calcular este parámetro del sistema de calefacción.
La dependencia de la potencia de calefacción en el área.
Para una casa con tamaños de habitación estándar, alturas de techo y buen aislamiento térmico, puede aplicar la proporción conocida del área de la habitación a la producción de calor requerida. En este caso, será necesario generar 1 kW de calor por cada 10 m². Se debe aplicar un factor de corrección según la zona climática al resultado obtenido.
Supongamos que la casa está en la región de Moscú. Su superficie total es de 150 m². En este caso, la carga de calor por hora para calefacción será igual a:
15 * 1 = 15 kW / h
La principal desventaja de este método es el gran error. El cálculo no tiene en cuenta los cambios en los factores climáticos, así como las características del edificio: la resistencia a la transferencia de calor de paredes y ventanas. Por lo tanto, en la práctica no se recomienda usarlo.
Cálculo ampliado de la carga térmica de un edificio.
Un cálculo ampliado de la carga de calentamiento se caracteriza por resultados más precisos. Inicialmente, se utilizó para el cálculo preliminar de este parámetro cuando es imposible determinar las características exactas del edificio. La fórmula general para determinar la carga de calor para calefacción se presenta a continuación:
Dónde q ° - característica térmica específica de la estructura. Los valores deben tomarse de la tabla correspondiente,y - factor de corrección mencionado anteriormente,Vн - volumen externo del edificio, m³,Tvn y Tnro - valores de temperatura dentro de la casa y en la calle.
Suponga que es necesario calcular la carga máxima de calefacción por hora en una casa con un volumen de 480 m³ en las paredes externas (área de 160 m², casa de dos pisos). En este caso, la característica térmica será igual a 0,49 W / m³ * C. Factor de corrección a = 1 (para la región de Moscú). La temperatura óptima dentro de la sala de estar (TV) debe ser de + 22 ° C. La temperatura en la calle será de -15 ° C. Utilizamos la fórmula para calcular la carga horaria de calefacción:
Q = 0,49 * 1 * 480 (22 + 15) = 9,408 kW
En comparación con el cálculo anterior, el valor resultante es menor. Sin embargo, tiene en cuenta factores importantes: la temperatura interior, exterior, el volumen total del edificio. Se pueden hacer cálculos similares para cada habitación. La metodología para calcular la carga de calefacción mediante indicadores agregados permite determinar la potencia óptima para cada radiador en una habitación individual. Para un cálculo más preciso, necesita conocer los valores de temperatura promedio para una región específica.
Este método de cálculo se puede utilizar para calcular la carga de calor por hora para calefacción. Pero los resultados obtenidos no darán un valor óptimo de la pérdida de calor del edificio.
Cálculos precisos de la carga de calor.
Sin embargo, este cálculo de la carga de calor óptima para el calentamiento no proporciona la precisión de cálculo requerida. No tiene en cuenta el parámetro más importante: las características del edificio. La principal es la resistencia a la transferencia de calor del material utilizado para fabricar elementos individuales de la casa: paredes, ventanas, techo y piso. Determinan el grado de conservación de la energía térmica recibida del refrigerante del sistema de calefacción.
¿Qué es la resistencia a la transferencia de calor?R)? Este es el recíproco de la conductividad térmica (λ) - las posibilidades de la estructura del material para transferir energía térmica. Aquellos. cuanto mayor es el valor de la conductividad térmica, mayor es la pérdida de calor. Para calcular la carga de calentamiento anual, este valor no se puede utilizar, ya que no tiene en cuenta el grosor del material (re) Por lo tanto, los especialistas utilizan el parámetro de resistencia a la transferencia de calor, que se calcula mediante la siguiente fórmula:
R = d / λ
Cálculo de pared y ventana
Hay valores estandarizados de la resistencia a la transferencia de calor de las paredes, que dependen directamente de la región donde se encuentra la casa.
En contraste con el cálculo ampliado de la carga de calefacción, primero debe calcular la resistencia de transferencia de calor para las paredes externas, ventanas, planta baja y ático. Tomamos como base las siguientes características de la casa:
- Área de la pared - 280 m². Incluye ventanas - 40 m²;
- Material de pared - ladrillo macizo (λ=0.56) Espesor de la pared externa 0,36 m. En base a esto, calculamos la resistencia del programa de televisión: R = 0.36 / 0.56 = 0.64 m² * C / W;
- Para mejorar las propiedades de aislamiento térmico, se instaló un aislamiento externo: poliestireno expandido 100 mm. Para él λ=0,036. Respectivamente R = 0.1 / 0.036 = 2.72 m² * C / W;
- Valor total R para paredes exteriores es igual 0,64+2,72= 3,36 que es un muy buen indicador del aislamiento térmico en el hogar;
- Ventana de resistencia a la transferencia de calor - 0,75 m² * C / W (ventana de doble acristalamiento con relleno de argón).
De hecho, la pérdida de calor a través de las paredes será:
(1 / 3.36) * 240 + (1 / 0.75) * 40 = 124 W a una diferencia de temperatura de 1 ° C
Tomamos los indicadores de temperatura de la misma manera que para el cálculo integrado de la carga de calefacción + 22 ° C en la habitación y -15 ° C en la calle. El cálculo adicional debe realizarse de acuerdo con la siguiente fórmula:
124 * (22 + 15) = 4,96 kW / h
Cálculo de ventilación.
Entonces necesita calcular la pérdida a través de la ventilación. El volumen total de aire en el edificio es de 480 m³. Además, su densidad es aproximadamente igual a 1,24 kg / m³. Aquellos. su masa es de 595 kg. En promedio, se produce una renovación de aire cinco veces por día (24 horas). En este caso, para calcular la carga horaria máxima para calefacción, debe calcular la pérdida de calor para la ventilación:
(480 * 40 * 5) / 24 = 4000 kJ o 1.11 kW / h
Resumiendo todos los indicadores obtenidos, puede encontrar la pérdida de calor total de la casa:
4.96 + 1.11 = 6.07 kW / h
Esto determina la carga de calor máxima exacta para el calentamiento. El valor obtenido depende directamente de la temperatura en la calle. Por lo tanto, para calcular la carga anual en el sistema de calefacción, es necesario tener en cuenta los cambios en las condiciones climáticas. Si la temperatura promedio durante la temporada de calefacción es -7 ° С, entonces la carga de calefacción final será igual a:
(124 * (22 + 7) + ((480 * (22 + 7) * 5) / 24)) / 3600) * 24 * 150 (días de la temporada de calefacción) = 15843 kW
Al cambiar los valores de temperatura, puede hacer un cálculo preciso de la carga de calor para cualquier sistema de calefacción.
Para los resultados, debe agregar el valor de la pérdida de calor a través del techo y el piso. Esto se puede hacer con un factor de corrección de 1.2 - 6.07 * 1.2 = 7.3 kW / h.
El valor obtenido indica los costos de energía reales durante la operación del sistema. Hay varias formas de regular la carga de calor de la calefacción. El más efectivo de ellos es una disminución de la temperatura en las habitaciones donde no hay presencia constante de residentes. Esto se puede hacer usando controladores de temperatura y sensores de temperatura instalados. Pero al mismo tiempo, se debe instalar un sistema de calefacción de dos tubos en el edificio.
Para calcular el valor exacto de la pérdida de calor, puede usar el programa especializado Valtec. El video muestra un ejemplo de trabajar con ella.
