Antes de projetar um sistema de aquecimento, instalar equipamentos de aquecimento, é importante escolher uma caldeira a gás capaz de gerar a quantidade necessária de calor para a sala. Portanto, é importante escolher um dispositivo com tal poder para que seu desempenho seja o mais alto possível e o recurso seja grande.
Vamos falar sobre como calcular a potência de uma caldeira a gás com alta precisão e levando em conta certos parâmetros. No artigo apresentado por nós, todos os tipos de perda de calor através de aberturas e estruturas de construção são descritos em detalhes, fórmulas para calculá-las são dadas. Com os recursos da produção de cálculos introduz um exemplo específico.
Conteúdo do artigo:
- Erros comuns na escolha de uma caldeira
- O que é perda de calor no ambiente?
- Fórmulas para calcular a perda de calor
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Exemplo de cálculo de perda de calor
- Calcular a perda de calor na parede
- Cálculo das janelas de perda de calor
- Determinação da perda de calor da porta
- Cálculo da resistência do piso térmico
- Cálculo da perda de calor através do teto
- Determinação da perda de calor levando em conta a infiltração
- Cálculo do poder da caldeira
- Conclusões e vídeos úteis sobre o tema
Erros comuns na escolha de uma caldeira
O cálculo correto da potência da caldeira a gás não apenas economiza em consumíveis, mas também aumenta a eficiência do dispositivo. O equipamento, cuja produção de calor excede as necessidades reais de calor, funcionará de maneira ineficiente quando, como um dispositivo insuficientemente potente, não puder aquecer adequadamente a sala.
Existe um moderno equipamento automatizado que regula de forma independente o fluxo de gás, o que elimina custos inadequados. Mas se tal caldeira realiza seu trabalho no limite de sua capacidade, então sua vida útil é reduzida.
Como resultado, a eficiência do equipamento diminui, as peças se desgastam mais rapidamente e condensam. Portanto, é necessário calcular a potência ótima.
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A principal condição para a instalação de uma caldeira a gás é a instalação de uma rede de gás interna ligada ao suprimento de gás centralizado, um grupo de cilindros ou um gas-holder.
Ao escolher uma caldeira a gás, é necessário ter em conta o diâmetro das tubagens dos sistemas de gás e aquecimento. Para instalar uma caldeira de circuito duplo, a casa deve ser equipada com água corrente, a pressão mínima em que também requer consideração antes de comprar
Para escolher uma caldeira a gás corretamente, é necessário levar em conta a pressão na linha de fornecimento de gás. Se conectado a uma rede centralizada, é indicado pelo fornecedor de combustível.
O poder do equipamento de gás está diretamente relacionado com o tamanho da unidade, o tipo de instalação e design
A variante de parede é mais compacta, mas deve-se notar que em 1 minuto a caldeira mural aquece apenas 0,57 litros de água a 25º. Isto é aceitável para uma dacha ou um apartamento: para aquecer um grande edifício, é necessária uma unidade mais potente.
As caldeiras a gás de piso adquirem, se o volume que circula no sistema de refrigeração for superior a 150 litros. Potência varia de 10 a 55 kW ou mais
As caldeiras a gás de chão podem ser utilizadas tanto como caldeira de aquecimento como como aquecedor de água, capazes de fornecer simultaneamente água até 4 saídas
Equipamentos de gás exterior para sistemas de aquecimento produzidos em uma ampla gama de modificações, cujo volume pode chegar a 280 litros
Condições para a instalação de uma caldeira a gás
Fornecer tubulações ao equipamento
Gasoduto para interior
Dimensões e tipo construtivo
Limitações de energia
Caldeira de piso para uma casa grande
Caldeira como aquecedor de água
Volume de caldeiras a gás
Acredita-se que o poder da caldeira depende unicamente da área da superfície da sala e de qualquer moradias ótimo cálculo de 100 W por 1 m² Portanto, para escolher o poder da caldeira, por exemplo, em casa 100 sq. M. m, você precisará de equipamentos que produzam 100 * 10 = 10000 W ou 10 kW.
Tais cálculos estão fundamentalmente errados com o advento de novos materiais de acabamento, melhor isolamento, que reduzem a necessidade de compra de equipamentos de alta potência.
O poder da caldeira a gás é selecionado levando em conta as características individuais da casa. O equipamento selecionado corretamente funcionará da maneira mais eficiente possível com o mínimo de consumo de combustível.
Para calcular o poder caldeira a gás aquecimento é possível de duas maneiras - manualmente ou usando um programa especial Valtec, que é projetado para cálculos profissionais de alta precisão.
A potência necessária do equipamento depende diretamente da perda de calor da sala. Sabendo a taxa de perda de calor, você pode calcular o poder de uma caldeira a gás ou qualquer outro dispositivo de aquecimento.
O que é perda de calor no ambiente?
Qualquer sala tem uma certa perda de calor. O calor sai das paredes, janelas, pisos, portas, teto, então a tarefa da caldeira a gás é compensar a quantidade de calor produzida e garantir uma certa temperatura na sala. Isso requer uma certa saída de calor.
Foi experimentalmente estabelecido que a maior quantidade de calor atravessa as paredes (até 70%). Até 30% da energia térmica pode ser liberada através do teto e janelas, e até 40% através do sistema de ventilação. A menor perda de calor na porta (até 6%) e no chão (até 15%)
Os seguintes fatores afetam a perda de calor em casa.
- Localização da casa. Cada cidade tem seus próprios recursos climáticos. Nos cálculos das perdas de calor, é necessário ter em conta a característica crítica da temperatura negativa da região, e também a temperatura média ea duração da estação de aquecimento (para cálculos precisos utilizando programas).
- A localização das paredes em relação aos pontos cardeais. Sabe-se que a rosa dos ventos está localizada no lado norte, portanto a perda de calor da parede localizada nesta área será maior. No inverno, o vento frio sopra dos lados ocidental, norte e leste com grande força, portanto as perdas de calor dessas paredes serão maiores.
- A área da sala aquecida. O tamanho do calor de saída depende do tamanho da sala, da área de paredes, tetos, janelas, portas.
- Estruturas de construção de engenharia de calor. Qualquer material tem seu próprio coeficiente de resistência térmica e coeficiente de transferência de calor - a capacidade de passar por uma certa quantidade de calor. Para conhecê-los, você precisa usar dados tabulares, bem como aplicar certas fórmulas. Informações sobre a composição de paredes, tetos, pisos, sua espessura podem ser encontradas no plano técnico da habitação.
- Aberturas de janelas e portas. Tamanho, modificação de portas e vidros duplos. Quanto maior a área das aberturas das janelas e portas, maior a perda de calor. É importante ter em conta as características das portas instaladas e janelas com vidros duplos nos cálculos.
- Ventilação contábil. Ventilação sempre existe na casa, independentemente da presença de escape artificial. A ventilação da sala ocorre através das janelas abertas, o movimento de ar é criado durante o fechamento e abertura portas de entrada, o movimento de pessoas de sala em sala, o que contribui para a saída do ar quente da sala, a sua circulação.
Conhecendo os parâmetros acima, você não só pode calcular perda de calor em casa e determinar a potência da caldeira, mas também para identificar lugares que necessitam de isolamento adicional.
Fórmulas para calcular a perda de calor
Essas fórmulas podem ser usadas para calcular a perda de calor não apenas de uma casa particular, mas também de um apartamento. Antes de iniciar os cálculos, é necessário descrever a planta baixa, marcar a localização das paredes em relação a nos lados do mundo, marque as janelas, as portas, bem como calcule as dimensões de cada parede, janela e porta aberturas.
Para determinar a perda de calor é necessário conhecer a estrutura da parede, bem como a espessura dos materiais utilizados. Os cálculos levam em conta a colocação e isolamento
Ao calcular perdas de calor, duas fórmulas são usadas: com o primeiro, o valor de resistência ao calor das estruturas envolvidas é determinado, e com o segundo, a perda de calor.
Para determinar a resistência térmica, use a expressão:
R = B / K
Aqui:
- R - o valor da resistência térmica das estruturas envolventes, medida em (m2* K) / W.
- K - coeficiente de condutividade térmica do material de que é feita a estrutura envolvente, é medido em W / (m * K).
- Em - espessura do material, registrada em metros.
O coeficiente de condutividade térmica K é um parâmetro tabular, a espessura B é retirada do plano técnico da casa.
O coeficiente de condutividade térmica é um valor tabular, depende da densidade e composição O material pode diferir da tabela, por isso é importante familiarizar-se com a documentação técnica material (+)
A fórmula básica para calcular as perdas de calor também é usada:
Q = L × S × dT / R
Em termos de:
- Q - perda de calor, medida em watts.
- S - área de estruturas envolventes (paredes, pisos, tetos).
- dT - a diferença entre a temperatura desejada do interior e do exterior é medida e registrada em C.
- R - valor da resistência térmica da estrutura, m2• C / W, que está de acordo com a fórmula acima.
- L - coeficiente dependendo da orientação das paredes em relação aos pontos cardeais.
Tendo as informações necessárias à mão, você pode calcular manualmente a perda de calor de um prédio.
Exemplo de cálculo de perda de calor
Como exemplo, calculamos a perda de calor de uma casa que possui características especificadas.
A figura mostra o plano da casa, para o qual calcularemos a perda de calor. Na elaboração de um plano individual, é importante determinar corretamente a orientação das paredes em relação aos pontos cardeais, calcular a altura, largura e comprimento da estrutura, bem como observar os locais das aberturas das janelas e portas, dimensões (+)
Com base no plano, a largura da estrutura é de 10 m, comprimento - 12 m, altura do teto - 2,7 m, as paredes são orientadas para o norte, sul, leste e oeste. Três janelas são construídas na parede oeste, duas delas têm dimensões de 1,5x1,7 m, uma delas - 0,6x0,3 m.
Ao calcular o telhado é levado em conta a camada de isolamento, acabamento e material de cobertura. Películas de pare e impermeabilização que não afetam o isolamento térmico não são levadas em conta.
A parede do sul tem portas embutidas com dimensões de 1,3 × 2 m, há também uma pequena janela de 0,5 × 0,3 m No lado leste há duas janelas de 2,1 × 1,5 me uma de 1,5 × 1,7 m.
As paredes consistem em três camadas:
- revestimento de parede DVP (isoplite) exterior e interior - 1,2 cm cada, coeficiente - 0,05.
- lã de vidro localizada entre as paredes, sua espessura é de 10 cm e o coeficiente é de 0,043.
A resistência térmica de cada parede é calculada separadamente, porque a localização da estrutura em relação aos pontos cardeais, o número e área de aberturas são levados em conta. Os resultados dos cálculos de parede são resumidos.
O piso é multi-camadas, toda a área é feita usando a mesma tecnologia e inclui:
- a língua cortada é sulcada, sua espessura é de 3,2 cm, o coeficiente de condutividade térmica é de 0,15.
- camada de espessura de aglomerado nivelamento seco de 10 cm e um coeficiente de 0,15.
- isolamento - lã mineral com 5 cm de espessura, coeficiente 0,039.
Vamos supor que o piso não tenha deterioração no porão e aberturas semelhantes para a engenharia de calor. Consequentemente, o cálculo é feito para a área de todas as instalações por uma única fórmula.
Os tetos são feitos de:
- escudos de madeira 4 cm com um coeficiente de 0,15.
- lã mineral 15 cm, seu coeficiente é 0,039.
- Paro, camada de impermeabilização.
Suponha que o teto não tenha uma saída para o sótão acima de uma residência ou despensa.
A casa está localizada na região de Bryansk, na cidade de Bryansk, onde a temperatura crítica negativa é de -26 graus. É experimentalmente estabelecido que a temperatura da terra é +8 graus. Temperatura ambiente desejada + 22 graus.
Calcular a perda de calor na parede
Para encontrar a resistência térmica total de uma parede, primeiro é necessário calcular a resistência térmica de cada uma de suas camadas.
A camada de lã de vidro tem 10 cm de espessura. Este valor deve ser convertido em metros, ou seja:
B = 10 × 0,01 = 0,1
Valor recebido em = 0,1. A condutividade térmica do isolamento térmico - 0,043. Substituindo os dados na fórmula de resistência térmica e obtenha:
Rvidro=0.1/0.043=2.32
Para um exemplo semelhante, calculamos a resistência ao calor da isoplita:
Risopl=0.012/0.05=0.24
A resistência térmica total da parede será igual à soma da resistência térmica de cada camada, dado que temos duas camadas de papelão.
R = Rvidro+ 2 × Risopl=2.32+2×0.24=2.8
Determinando a resistência térmica total da parede, você pode encontrar a perda de calor. Para cada parede, eles são calculados separadamente. Calcule Q para a parede norte.
Os coeficientes adicionais permitem levar em conta nos cálculos as características da perda de calor de paredes localizadas em direções diferentes do mundo
Com base no plano, a parede norte não tem aberturas de janela, seu comprimento é de 10 m, a altura é de 2,7 m e a área da parede S é calculada pela fórmula:
SMuralha Norte=10×2.7=27
Calcule o parâmetro dT. Sabe-se que a temperatura ambiente crítica para Bryansk é de -26 graus, e a temperatura ambiente desejada é de +22 graus. Então
dT = 22 - (- 26) = 48
Para o lado norte, o fator adicional L = 1.1 é levado em consideração.
A tabela mostra a condutividade térmica de alguns materiais que são usados na construção de paredes. Como você pode ver, a lã mineral deixa passar uma quantidade mínima de calor, concreto armado - o máximo
Tendo feito cálculos preliminares, você pode usar a fórmula para calcular as perdas de calor:
QMuralhas do Norte= 27 × 48 × 1,1 / 2,8 = 509 (W)
Calcule a perda de calor para a parede ocidental. Com base nos dados, 3 janelas são embutidas, duas delas têm dimensões de 1.5x1.7 me uma é 0.6x0.3 M. Calculamos a área.
Szap.steny1=12×2.7=32.4.
Da área total da parede ocidental é necessário excluir a área das janelas, porque a perda de calor será diferente. Para fazer isso, calcule a área.
Sok1=1.5×1.7=2.55
Swindow2=0.6×0.4=0.24
Para calcular a perda de calor, usaremos a área da parede sem levar em conta a área da janela, ou seja:
Szap.steny=32.4-2.55×2-0.24=25.6
Para o lado oeste, o fator adicionado é 1,05. Os dados obtidos são substituídos na fórmula básica para o cálculo das perdas de calor.
Qzap.steny=25.6×1.05×48/2.8=461.
Cálculos semelhantes são feitos para o lado leste. Aqui estão 3 janelas, uma tem dimensões de 1.5x1.7 m, as outras duas são 2.1x1.5 M. Calculamos sua área.
Swindow3=1.5×1.7=2.55
Swindow4=2.1×1.5=3.15
A área da parede leste é igual a:
Sparedes do leste1=12×2.7=32.4
Da área total da parede, subtraímos os valores da área das janelas:
Sparedes do leste=32.4-2.55-2×3.15=23.55
O fator adicionado para a parede leste é -1,05. Com base nos dados, calculamos a perda de calor da parede oriental.
Qparedes do leste=1.05×23.55×48/2.8=424
Uma porta com os parâmetros 1.3x2 me uma janela 0.5x0.3 m está localizada na parede sul, calculamos sua área.
Sok5=0.5×0.3=0.15
Sa porta=1.3×2=2.6
A área da parede sul será igual a:
Sparedes sul1=10×2.7=27
Determine a área da parede sem janelas e portas.
Sparede sul=27-2.6-0.15=24.25
Calcular a perda de calor da parede sul, tendo em conta o coeficiente L = 1.
Qparede sul=1×24.25×48/2.80=416
Determinando a perda de calor de cada uma das paredes, você pode encontrar a perda total de calor pela fórmula:
Qmuros= Qparede sul+ Qparedes do leste+ Qzap.steny+ QMuralhas do Norte
Substituindo os valores, obtemos:
Qmuros= 509 + 461 + 424 + 416 = 1810 W
Como resultado, a perda de paredes térmicas foi de 1810 watts por hora.
Cálculo das janelas de perda de calor
Existem 7 janelas na casa, três delas têm dimensões de 1,5 × 1,7 m, duas são 2,1 × 1,5 m, uma é de 0,6 × 0,3 me outra é de 0,5 × 0,3 m.
Janelas com dimensões de 1,5 × 1,7 m são um perfil de PVC de duas câmaras com I-glass. A partir da documentação técnica, você pode descobrir que é R = 0,53. As janelas com dimensões de 2,1 × 1,5 m são de câmara dupla com argônio e vidro I, possuem resistência térmica R = 0,75, janelas 0,6x0,3 me 0,5 × 0,3 - R = 0,53.
A área da janela foi calculada acima.
Sok1=1.5×1.7=2.55
Swindow2=0.6×0.4=0.24
Swindow3=2.1×1.5=3.15
Swindow4=0.5×0.3=0.15
Também é importante considerar a orientação das janelas em relação aos pontos cardeais.
Geralmente, não é necessário calcular a resistência térmica para janelas, este parâmetro é especificado na documentação técnica do produto.
Calcule a perda de calor das janelas ocidentais, levando em consideração o coeficiente L = 1,05. No lado existem 2 janelas com dimensões de 1,5 × 1,7 me uma com 0,6 × 0,3 m.
Qok1=2.55×1.05×48/0.53=243
Qwindow2=0.24×1.05×48/0.53=23
Total total de perdas de janelas ocidentais são
Qzap.okon=243×2+23=509
No lado sul é uma janela de 0,5 × 0,3, seu R = 0,53. Calculamos sua perda de calor levando em conta o coeficiente 1.
Qjanela sul=0.15*48×1/0.53=14
No lado leste há 2 janelas com dimensões de 2.1 × 1.5 e uma janela de 1.5 × 1.7. Calcule a perda de calor levando em conta o coeficiente L = 1,05.
Qok1=2.55×1.05×48/0.53=243
Qwindow3=3.15×1.05×48/075=212
Resumimos a perda de calor das janelas orientais.
QJanela leste=243+212×2=667.
A perda total de calor das janelas será igual a:
Qwindows= QJanela leste+ Qjanela sul+ Qzap.okon=667+14+509=1190
Total através da janela vai 1190 watts de energia térmica.
Determinação da perda de calor da porta
A casa tem uma porta, é construída na parede do sul, tem dimensões de 1,3 × 2 m. Com base nos dados do passaporte, condutividade térmica do material da porta é de 0,14, a sua espessura é de 0,05 m, graças a estes indicadores, é possível calcular resistência da porta.
Ras portas=0.05/0.14=0.36
Para cálculos, você precisa calcular sua área.
Sas portas=1.3×2=2.6
Depois de calcular a resistência térmica e a área, você pode encontrar a perda de calor. A porta está localizada no lado sul, então usamos um fator adicional de 1.
Qas portas=2.6×48×1/0.36=347.
Total, através da porta vai 347 watts de calor.
Cálculo da resistência do piso térmico
De acordo com a documentação técnica, o piso é multi-camadas, toda a área é a mesma, tem dimensões de 10x12 M. Calculamos sua área.
Ssexo=10×12=210.
A composição do piso inclui tábuas, aglomerado e isolamento.
Da tabela você pode encontrar a condutividade térmica de alguns materiais usados no revestimento. Este parâmetro também pode ser especificado na documentação técnica de materiais e diferir da tabela
A resistência térmica deve ser calculada para cada camada do piso separadamente.
Rtábuas=0.032/0.15=0.21
Raglomerado=0.01/0.15= 0.07
Risolamento térmico=0.05/0.039=1.28
A resistência térmica total do piso é:
Rsexo= Rtábuas+ Raglomerado+ Risolamento térmico=0.21+0.07+1.28=1.56
Dado que no inverno a temperatura da terra é mantida em +8 graus, a diferença de temperatura será igual a:
dT = 22-8 = 14
Usando cálculos preliminares, é possível encontrar perdas de calor em casa pelo chão.
Ao calcular a perda de calor do piso, os materiais que afetam o isolamento térmico (+) são levados em conta
Ao calcular a perda de calor do piso, levamos em conta o coeficiente L = 1.
Qsexo=210×14×1/1.56=1885
A perda de calor total do piso é de 1885 watts.
Cálculo da perda de calor através do teto
Ao calcular a perda de calor do teto, a camada de lã mineral e escudos de madeira são levados em conta. Paro, impermeabilização não está envolvido no processo de isolamento, por isso não leva em conta. Para cálculos, precisamos encontrar a resistência térmica de escudos de madeira e uma camada de lã mineral. Usamos seus coeficientes de condutividade térmica e espessura.
Rescudo=0.04/0.15=0.27
Rmin.vat=0.05/0.039=1.28
A resistência ao calor total será igual à soma de Rescudo e Rmin.vat.
Rcoberturas=0.27+1.28=1.55
A área do teto é a mesma do chão.
S tecto = 120
Em seguida, calcula-se a perda de calor do teto, levando em consideração o coeficiente L = 1.
Qtecto=120×1×48/1.55=3717
Total através do teto deixa 3717 watts.
A tabela mostra o popular isolamento para tetos e seus coeficientes de condutividade térmica. Espuma de poliuretano é o isolamento mais eficaz, a palha tem o maior coeficiente de perda de calor
Para determinar a perda total de calor em casa, é necessário somar a perda de calor de paredes, janelas, portas, tetos e pisos.
Qgeral= 1810 + 1190 + 347 + 1885 + 3717 = 8949 W
Para aquecer a casa com os parâmetros especificados requer uma caldeira a gás que suporte uma potência de 8949 W ou cerca de 10 kW.
Determinação da perda de calor levando em conta a infiltração
A infiltração é um processo natural de troca de calor entre o ambiente externo, que ocorre durante o movimento das pessoas ao redor da casa, quando as portas de entrada e as janelas se abrem.
Para calcular a perda de calor na ventilação Você pode usar a fórmula:
Qinf= 0,33 × K × V × dT
Em termos de:
- K - a taxa de câmbio aérea calculada, para salas de estar, usa um coeficiente de 0,3, para salas com aquecimento - 0,8, para a cozinha e o banheiro - 1.
- V - o volume da sala é calculado tendo em conta a altura, comprimento e largura.
- dT - a diferença de temperatura entre o ambiente e a habitação.
Uma fórmula similar pode ser usada se a ventilação for instalada na sala.
Na presença de ventilação artificial na casa, é necessário usar a mesma fórmula como para infiltração, basta substituir K pelos parâmetros do escape e calcular dT para levar em conta a temperatura da entrada de ar
A altura da sala - 2,7 m, largura - 10 m, comprimento - 12 m Sabendo esses dados, você pode encontrar o seu volume.
V = 2,7 × 10 × 12 = 324
A diferença de temperatura será igual a
dT = 48
Como o coeficiente K, tomamos o índice 0.3. Então
Qinf=0.33×0.3×324×48=1540
Para o índice calculado total Q você precisa adicionar Qinf. No final
Qgeral=1540+8949=10489.
Total, tendo em conta a infiltração de perda de calor em casa será 10489 W ou 10,49 kW.
Cálculo do poder da caldeira
Ao calcular a potência da caldeira, é necessário usar o fator de segurança 1.2. Ou seja, o poder será igual a:
W = Q × k
Aqui:
- Q - perda de calor do edifício.
- k - fator de segurança.
Em nosso exemplo, substituímos Q = 9237 W e calculamos a potência requerida da caldeira.
W = 10489 × 1,2 = 12587 watts.
Tendo em conta o fator de segurança, a potência da caldeira necessária para o aquecimento de uma casa é de 120 m2 igual a cerca de 13 kW.
Conclusões e vídeos úteis sobre o tema
Instrução de vídeo: como calcular a perda de calor em casa e a potência da caldeira usando o programa Valtec.
O cálculo competente das perdas de calor e da potência da caldeira a gás, usando fórmulas ou métodos de software, permite determinar a alta precisão dos parâmetros exigidos do equipamento, o que torna possível excluir custos não razoáveis para combustível.
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