Le chauffage d'une maison privée est un élément nécessaire d'un logement confortable. Convenez que l’organisation du complexe de chauffage doit être abordée avec précaution, car les erreurs sont chères. Mais vous n'avez jamais fait de tels calculs et vous ne savez pas comment les exécuter correctement?
Nous vous aiderons - dans notre article, nous examinerons en détail comment le calcul du système de chauffage d'une maison privée est effectué afin de compenser efficacement les pertes de chaleur pendant les mois d'hiver.
Donnons des exemples concrets, en ajoutant des photos de matériel et des conseils vidéo utiles, ainsi que des tableaux à jour avec les indicateurs et les coefficients nécessaires aux calculs.
Contenu de l'article:
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Perte de chaleur d'une maison privée
- Calcul des pertes de chaleur à travers les murs
- Prise en compte des effets de la ventilation d'une maison privée
- Coûts énergétiques pour la préparation d'eau chaude sanitaire
- Calcul de la puissance de la chaudière
- Le choix des radiateurs
- Conclusions et vidéo utile sur le sujet
Perte de chaleur d'une maison privée
Le bâtiment perd de la chaleur en raison de la différence de température de l'air à l'intérieur et à l'extérieur de la maison. Plus la perte de chaleur est importante, plus la surface des structures fermantes du bâtiment (fenêtres, toit, murs, sous-sol) est importante.
Aussi perte de chaleur associé aux matériaux des structures de fermeture et à leurs dimensions. Par exemple, la perte de chaleur des parois minces est plus qu'épaisse.
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L'objectif principal du calcul du chauffage est le choix judicieux d'un appareil de chauffage capable de compenser les pertes de chaleur pendant la période froide de l'année.
Pour sélectionner l'équipement énergétique nécessaire, des pertes de chaleur sont accumulées dans l'enveloppe du bâtiment.
Les calculs tiennent compte des fuites de chaleur par les vantaux et les vantaux des portes mal ajustés, ainsi que de l’énergie nécessaire pour chauffer l’air entrant
Pour les locaux à ventilation mécanique organisée, qui mélangent de la masse d'air frais de l'extérieur, la nécessité de consommer de l'énergie pour le chauffage est prise en compte.
S'il est prévu d'utiliser une chaudière à double circuit comme unité principale de chauffage et de chauffage de l'eau pour le système d'eau chaude sanitaire, l'énergie nécessaire à cette tâche est prise en compte dans les calculs.
Les calculs effectués avec compétence tiennent nécessairement compte du type de carburant et de son efficacité énergétique.
Tous les calculs sont ajustés en fonction de la méthode d’arrangement des circuits de chauffage, avec une installation cachée du système, il convient de prendre en compte le chauffage des structures de bâtiment.
Lors du calcul d'un système de chauffage ouvert qui communique directement avec l'atmosphère via un vase d'expansion ouvert, les pertes d'énergie sont nécessairement prises en compte lorsque le liquide de refroidissement se refroidit.
Le système de chauffage d'une maison privée avec deux unités
L'option de chauffage dans une maison en rondins
Admission d'air et fuite de chaleur à travers les fenêtres et les portes
Système de ventilation avec apport d'air frais
Schéma de l'appareil pour l'alimentation en eau chaude et le chauffage
Sélection de la chaudière par type de combustible
Options pour la pose de circuits de chauffage
Option de chauffage extérieur
Efficace calcul de chauffage pour une maison privée, il est nécessaire de prendre en compte les matériaux utilisés dans la construction de murs.
Par exemple, avec un mur en bois et en brique d'épaisseur égale, la chaleur est transmise avec une intensité différente - les pertes de chaleur par les structures en bois ralentissent. Certains matériaux transmettent mieux la chaleur (métal, brique, béton), d'autres moins bien (bois, laine minérale, mousse de polystyrène).
L'atmosphère à l'intérieur du bâtiment résidentiel est indirectement liée à l'environnement de l'air extérieur. Les murs, les ouvertures des fenêtres et des portes, le toit et les fondations en hiver transfèrent la chaleur de la maison à l'extérieur, en fournissant du froid. Ils représentent 70 à 90% de la perte de chaleur totale du chalet.
Les murs, le toit, les fenêtres et les portes laissent échapper à la chaleur en hiver. L’imageur indiquera clairement les fuites de chaleur
La fuite constante d'énergie thermique pendant la saison de chauffage se produit également à travers la ventilation et les eaux usées.
Lors du calcul de la perte de chaleur d'une construction de logement individuelle, ces données ne sont généralement pas prises en compte. Mais la prise en compte des pertes de chaleur par les systèmes d'égout et de ventilation dans le calcul général de la chaleur de la maison est la bonne solution.
Un système d'isolation thermique bien agencé peut réduire considérablement les fuites de chaleur par les structures de bâtiment, les ouvertures de portes / fenêtres
Il est impossible de calculer le circuit de chauffage autonome d'une maison de campagne sans évaluer les pertes de chaleur de ses structures environnantes. Plus précisément, ça ne marchera pas déterminer la puissance de la chaudière, suffisant pour chauffer le chalet dans les gelées les plus féroces.
L'analyse de la consommation réelle d'énergie thermique à travers les murs vous permettra de comparer le coût des équipements de chaudière et du combustible au coût de l'isolation des structures environnantes.
Après tout, plus la maison est économe en énergie, c’est-à-dire moins il perd de chaleur en hiver, moins le coût d’achat de carburant est élevé.
Pour bien calculer le système de chauffage, il faudra conductivité thermique matériaux de construction communs.
Tableau des valeurs de conductivité thermique de divers matériaux de construction, le plus souvent utilisé lors de l'érection
Calcul des pertes de chaleur à travers les murs
En prenant l'exemple d'un chalet conditionnel sur deux étages, nous calculons les pertes de chaleur par le biais de ses structures de murs.
Niveau de référence:
- une «boîte» carrée avec des parois frontales de 12 m de large et 7 m de haut;
- dans les murs de 16 ouvertures, la surface de chaque 2,5 m2;
- matériau du mur avant - brique en céramique solide;
- épaisseur du mur - 2 briques.
Ensuite, nous allons calculer le groupe d’indicateurs, à partir duquel se forme la valeur totale de la perte de chaleur à travers les murs.
Indicateur de résistance thermique
Pour connaître l'indice de résistance au transfert de chaleur d'un mur de façade, il est nécessaire de diviser l'épaisseur du matériau du mur par son coefficient de conductivité thermique.
Pour un certain nombre de matériaux de construction, les données de conductivité thermique sont présentées dans les images ci-dessus et ci-dessous.
Pour des calculs précis, le coefficient de conductivité thermique des matériaux d'isolation thermique utilisés dans la construction est requis.
Notre mur conventionnel est construit en briques de céramique, le coefficient de conductivité thermique - 0.56 W / m ·à propos deC. Son épaisseur, compte tenu de la pose sur le TsPR, est de 0,51 m En divisant l'épaisseur de la paroi par le coefficient de conductivité thermique de la brique, on obtient la résistance au transfert thermique du mur:
0,51: 0,56 = 0,91 W / m2 × oAvec
Le résultat de la division étant arrondi à deux décimales, il n’est pas nécessaire de disposer de données plus précises sur la résistance au transfert de chaleur.
Zone de mur extérieur
Dans la mesure où un bâtiment carré a été choisi à titre d'exemple, la superficie de ses murs est déterminée en multipliant la largeur par la hauteur d'un mur, puis par le nombre de murs extérieurs:
12,74 = 336 m2
Nous connaissons donc la superficie des murs de façade. Mais qu’en est-il des ouvertures des fenêtres et des portes occupant 40 m2 (2,5 · 16 = 40 m)?2a) paroi frontale, avez-vous besoin de les prendre en compte?
En effet, comment calculer correctement chauffage indépendant dans une maison en bois à l'exclusion de la résistance au transfert de chaleur des structures de fenêtre et de porte.
Le coefficient de conductivité thermique des matériaux d'isolation thermique utilisés pour l'isolation des murs porteurs
Si vous devez calculer la perte de chaleur d'un grand bâtiment ou d'une maison chaude (écoénergétique) - oui, il est correct de prendre en compte les coefficients de transfert de chaleur des cadres de fenêtres et des portes d'entrée.
Cependant, pour les bâtiments bas construits en matériaux traditionnels, les ouvertures des portes et des fenêtres peuvent être négligées. C'est à dire ne retirez pas leur surface de la surface totale des murs de façade.
Perte de chaleur totale du mur
Nous découvrons la perte de chaleur du mur de 1 mètre carré à une différence de un et deux degrés à l'intérieur et à l'extérieur de la maison.
Pour ce faire, on divise l’unité par la résistance au transfert de chaleur du mur, calculée précédemment:
1: 0,91 = 1,09 W / m2·à propos deAvec
Connaissant la perte de chaleur du mètre carré du périmètre des murs extérieurs, on peut déterminer la perte de chaleur à certaines températures de rue.
Par exemple, si la température dans un chalet est de +20 à propos deC et dans la rue -17 à propos deC, la différence de température sera de 20 + 17 = 37 à propos deC. Dans cette situation, la perte de chaleur totale des murs de notre maison conditionnelle sera de:
0,91 · 336 · 37 = 11313 W,
Où: 0,91 - résistance au transfert de chaleur par mètre carré de paroi; 336 - la surface des murs avant; 37 - la différence de température entre une pièce et une atmosphère extérieure.
Coefficient de conductivité thermique des matériaux d'isolation thermique utilisés pour l'isolation des sols et des murs, pour la chape et le nivellement de sols secs
Recalculons la valeur obtenue des pertes de chaleur en kilowattheures, elles sont plus pratiques pour la perception et les calculs ultérieurs de la puissance du système de chauffage.
Perte de chaleur murale en kilowattheures
Tout d’abord, déterminez la quantité d’énergie thermique traversant les murs en une heure à une différence de température de 37. à propos deC.
Nous vous rappelons que le calcul est effectué pour une maison dont les caractéristiques de conception sont conditionnellement sélectionnées pour la démonstration et les calculs de démonstration:
11313 · 1: 1000 = 11,313 kW · h,
Où: 11313 est la valeur de perte de chaleur obtenue précédemment; 1 heure; 1000 est le nombre de watts par kilowatt.
Le coefficient de conductivité thermique des matériaux de construction utilisés pour l'isolation des murs et des plafonds
Pour calculer la perte de chaleur par jour, la valeur résultante de la perte de chaleur par heure est multipliée par 24 heures:
11,313 · 24 = 271,512 kWh
Pour plus de clarté, déterminons la perte de chaleur pour toute la saison de chauffage:
7 · 30 · 271,512 = 57017,52 kW · h,
Où: 7 - le nombre de mois de la saison de chauffage; 30 - le nombre de jours dans le mois; 271,512 - perte de chaleur quotidienne des murs.
Ainsi, la perte de chaleur calculée pour une maison présentant les caractéristiques de l'enveloppe du bâtiment définies ci-dessus sera de 57017,52 kWh pour les sept mois de la saison de chauffage.
Prise en compte des effets de la ventilation d'une maison privée
Le calcul des pertes de chaleur de ventilation pendant la saison de chauffage, par exemple, sera effectué pour un cottage conditionnel de forme carrée, avec un mur de 12 mètres de large et de 7 mètres de haut.
Hors mobilier et murs intérieurs, le volume intérieur de l'atmosphère dans ce bâtiment sera:
12 · 12 · 7 = 1008 m3
À la température de l'air +20 à propos deC (norme en saison de chauffage), sa densité est égale à 1,2047 kg / m3et la chaleur spécifique 1 005 kJ / (kg ·à propos deC)
Calculez la masse de l'atmosphère dans la maison:
1008 · 1,2047 = 1214,34 kg,
Où: 1008 - le volume de l'atmosphère familiale; 1.2047 - densité de l'air à t +20 à propos deC.
Le tableau avec la valeur du coefficient de conductivité thermique des matériaux pouvant être requis pour effectuer des calculs précis
Supposons un quintuple changement de volume d'air dans les locaux de la maison. Notez que l'exacte demande d'offre L'air frais dépend du nombre de locataires du chalet.
Avec un écart de température moyen entre la maison et la rue pendant la saison de chauffage, égal à 27 à propos deC (20 à propos deAvec la maison, -7 à propos deDe l’atmosphère extérieure) pour la journée pour chauffer l’air froid entrant a besoin d’énergie thermique:
5,27,1214,34,1005 = 164755,58 kJ,
Où: 5 - le nombre de renouvellements d'air dans les locaux; 27 - différence de température entre l'atmosphère de la pièce et celle de la rue; 1214.34 - densité de l'air à t +20 à propos deC; 1 005 - chaleur spécifique de l'air.
Nous convertissons des kilojoules en kilowattheures en divisant la valeur par le nombre de kilojoules par kilowatt-heure (3 600):
164755.58: 3600 = 45,76 kWh
Après avoir découvert le coût de l'énergie thermique nécessaire pour chauffer l'air de la maison lorsque celle-ci est remplacée cinq fois par ventilation d'air frais, il est possible de calculer les pertes de chaleur dues à «l'air» pendant la saison de chauffage de sept mois:
7 · 30 · 45,76 = 9609,6 kWh,
Où: 7 - le nombre de mois "chauffés"; 30 est le nombre moyen de jours dans un mois; 45.76 - le coût quotidien de l'énergie thermique pour chauffer l'air fourni.
Ventilation (infiltration), les coûts énergétiques sont inévitables, car le renouvellement de l'air dans les pièces du chalet est essentiel.
Les besoins en chauffage d'une atmosphère remplaçable dans une maison doivent être calculés, résumés par les pertes de chaleur à travers les murs et pris en compte lors du choix d'une chaudière. Il existe un autre type d'énergie thermique, le dernier: la perte de chaleur dans les égouts.
Coûts énergétiques pour la préparation d'eau chaude sanitaire
Si pendant les mois chauds de l’eau froide sort du robinet jusqu’au chalet, il fait très froid pendant la saison de chauffage, avec une température ne dépassant pas +5 à propos deC. La baignade, la vaisselle et le lavage sont impossibles sans eau chaude.
L'eau recueillie dans le réservoir des toilettes entre par les murs en contact avec l'atmosphère de la maison et absorbe de la chaleur. Qu'advient-il de l'eau chauffée en brûlant du combustible non gratuit et dépensée pour les besoins domestiques? Il est drainé dans les égouts.
Chaudière à double circuit avec chaudière à chauffage indirect, utilisée à la fois pour chauffer le caloporteur et pour alimenter en eau chaude le circuit construit à cet effet
Prenons un exemple. Une famille de trois personnes, supposons qu’elle consomme 17 m3 eau mensuelle. 1000 kg / m3 - la densité de l'eau et 4.183 kJ / kg ·à propos deC est sa chaleur spécifique.
La température moyenne de l'eau de chauffage destinée aux besoins domestiques, soit +40 à propos deC. En conséquence, la différence de température moyenne entre l’eau froide entrant dans la maison (+5 à propos deC) et chauffé dans une chaudière (+30 à propos deC) il s'avère que 25 à propos deC.
Pour le calcul de la perte de chaleur des eaux usées, nous considérons:
17 · 1000 · 25 · 4,183 = 1777775 kJ,
Où: 17 - le volume mensuel de consommation d'eau; 1000 est la densité de l'eau; 25 - différence de température entre eau froide et eau chaude; 4.183 - capacité thermique spécifique de l'eau;
Pour convertir des kilojoules en kilowatt heures en clair:
1777775: 3600 = 493,82 kWh
Ainsi, pour la période de sept mois de la saison de chauffage, l’énergie thermique dans la quantité de:
493,82 · 7 = 3456,74 kWh
La consommation d'énergie thermique pour chauffer de l'eau pour des besoins hygiéniques est faible comparée aux pertes de chaleur par les murs et la ventilation. Mais cela aussi, les coûts énergétiques, le chargement de la chaudière ou de la chaudière et la consommation de combustible.
Calcul de la puissance de la chaudière
La chaudière du système de chauffage est conçue pour compenser la perte de chaleur du bâtiment. Et aussi, dans le cas de système à double circuit ou à l'équipement d'une chaudière avec une chaudière de chauffage indirect, pour le chauffage de l'eau pour des besoins hygiéniques.
Après avoir calculé les pertes de chaleur quotidiennes et le débit d'eau chaude «dans le système d'égout», il est possible de déterminer avec précision la capacité de chaudière requise pour un chalet d'une certaine zone et les caractéristiques de l'enveloppe du bâtiment.
Une chaudière à circuit unique produit uniquement le chauffage du fluide de chauffage pour le système de chauffage
Pour déterminer la puissance de la chaudière, il est nécessaire de calculer le coût de l'énergie thermique à la maison à travers les murs de façade et de chauffer l'atmosphère d'air alterné à l'intérieur.
Données requises sur les pertes de chaleur en kilowattheures par jour - dans le cas d'une maison conditionnelle, calculées à titre d'exemple, sont les suivantes:
271,512 + 45,76 = 317,272 kWh,
271 512 - pertes de chaleur quotidiennes par les murs extérieurs; 45.76 - déperditions journalières de chaleur pour chauffer l'air fourni.
En conséquence, la capacité de chauffage requise de la chaudière sera:
317.272: 24 (heures) = 13.22 kW
Cependant, une telle chaudière sera soumise à une charge constamment élevée, réduisant ainsi sa durée de vie. Et lors des journées particulièrement glacées, la capacité calculée de la chaudière ne sera pas suffisante, car avec une différence de température élevée entre les atmosphères de la pièce et de la rue, la perte de chaleur du bâtiment augmentera fortement.
Donc choisir une chaudière en moyenne, le calcul du coût de l'énergie thermique ne vaut pas la peine - il ne peut pas faire face aux fortes gelées.
Il serait rationnel d'augmenter de 20% la puissance requise de l'équipement de la chaudière:
13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 kW
Calculer la puissance requise du deuxième circuit de la chaudière, chauffer de l'eau pour laver la vaisselle, se laver, etc. il est nécessaire de diviser la consommation de chaleur mensuelle des pertes de chaleur «d'égout» par le nombre de jours du mois et par 24 heures:
493,82: 30: 24 = 0,68 kW
Selon les résultats des calculs, la puissance optimale de la chaudière pour un exemple de chalet est de 15,86 kW pour le circuit de chauffage et de 0,68 kW pour le circuit de chauffage.
Le choix des radiateurs
Traditionnellement puissance du radiateur de chauffage Il est recommandé de choisir en fonction de la zone de la pièce chauffée et avec une surestimation de 15 à 20% des besoins en énergie, juste au cas où.
Par exemple, considérez comment la méthode de sélection d’un radiateur "10 m2 de surface - 1,2 kW" est correcte.
La puissance thermique des radiateurs dépend de la méthode de raccordement à prendre en compte lors du calcul du système de chauffage.
Niveau de base: pièce d’angle située au premier étage d’une maison IZHS à deux étages; paroi extérieure en briques de céramique de maçonnerie à double rangée; largeur de la pièce 3 m, longueur 4 m, hauteur du plafond 3 m.
Dans un schéma de sélection simplifié, il est proposé de calculer la surface de la pièce, nous considérons:
3 (largeur) · 4 (longueur) = 12 m2
C'est à dire La puissance nécessaire du radiateur de chauffage avec un supplément de 20% est de 14,4 kW. Et maintenant, nous calculons les paramètres de puissance du radiateur de chauffage sur la base de la perte de chaleur de la pièce.
En fait, la surface de la pièce influe moins sur la perte d’énergie calorifique que sur la surface de ses murs et s’allonge d’un côté à l’extérieur du bâtiment (façade).
Par conséquent, nous allons considérer exactement la zone des murs "de rue" dans la pièce:
3 (largeur) · 3 (hauteur) + 4 (longueur) · 3 (hauteur) = 21 m2
Connaissant la surface des murs qui transmettent de la chaleur "à la rue", nous calculons la perte de chaleur lorsque la différence entre la température ambiante et la température extérieure est de 30à propos de (dans la maison +18 à propos deC, hors -12 à propos deC), et immédiatement en kilowattheures:
0,91 · 21 · 30: 1000 = 0,57 kW,
Où: 0,91 - murs de la pièce de la résistance au transfert de chaleur m2, donnant sur la rue; 21 - la zone des murs de "rue"; 30 - différence de température à l'intérieur et à l'extérieur de la maison; 1000 est le nombre de watts en kilowatts.
Selon les normes de construction, les appareils de chauffage sont situés dans des endroits où la perte de chaleur est maximale. Par exemple, les radiateurs sont installés sous des ouvertures de fenêtre, des pistolets thermiques - au-dessus de l'entrée de la maison. Dans les pièces d'angle, les batteries sont installées sur des murs vierges exposés au maximum aux vents.
Il s'avère que pour compenser les pertes de chaleur à travers les murs de façade de cette structure, à 30à propos de la différence de température dans la maison et dans la rue est suffisante pour une capacité de chauffage de 0,57 kW · h. Augmentez la puissance requise de 20, voire de 30% - nous obtenons 0,74 kWh.
Ainsi, les besoins réels en énergie de chauffage peuvent être considérablement inférieurs au système commercial «1,2 kW par mètre carré de surface utile».
De plus, le calcul correct de la puissance requise des radiateurs de chauffage réduira le volume milieu de chauffage dans le système de chauffage, ce qui réduira la charge sur la chaudière et les coûts de carburant.
Conclusions et vidéo utile sur le sujet
Où la chaleur quitte la maison - les réponses sont fournies par une vidéo visuelle:
La vidéo décrit la procédure de calcul de la perte de chaleur à la maison par le biais de structures fermantes. Connaissant la perte de chaleur, vous pouvez calculer avec précision la puissance du système de chauffage:
Vidéo détaillée sur les principes de sélection des caractéristiques de puissance de la chaudière, voir ci-dessous:
La production de chaleur augmente chaque année en prix - hausse du prix du carburant. Et la chaleur est constamment insuffisante. Il est impossible de traiter indifféremment la consommation d’énergie du chalet, c’est totalement inutile.
D'une part, chaque nouvelle saison de chauffage coûte plus cher et plus cher pour un propriétaire. En revanche, la dégradation des murs, des fondations et du toit d'une maison de campagne coûte cher. Cependant, moins il y aura de chaleur dans le bâtiment, moins il sera économique de le chauffer..
Préservation de la chaleur dans les locaux de la maison - la tâche principale du système de chauffage en hiver. Le choix de la puissance de la chaudière dépend de l’état de la maison et de la qualité de l’isolation de ses structures. Le principe de "kilowatt par 10 carrés de la région" fonctionne dans le chalet de l'état moyen des façades, du toit et des fondations.
Avez-vous calculé indépendamment le système de chauffage de votre maison? Ou remarqué l'incohérence des calculs donnés dans l'article? Partagez votre expérience pratique ou la quantité de connaissances théoriques en laissant un commentaire dans le bloc sous cet article.
