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Calcolo del riscaldamento per gli aggregati


Supponiamo di voler scegliere autonomamente la caldaia, i radiatori e le tubature dell'impianto di riscaldamento di una casa privata. Il compito n. 1 è di calcolare il carico di calore sul riscaldamento, in termini semplici, per determinare il consumo totale di calore necessario per riscaldare l'edificio ad una temperatura interna confortevole. Proponiamo di studiare 3 metodi di calcolo, diversi per complessità e accuratezza dei risultati.

Metodi per determinare il carico

In primo luogo, spiega il significato del termine. Il carico termico è la quantità totale di calore consumata dal sistema di riscaldamento per il riscaldamento dei locali alla temperatura standard nel periodo più freddo. Il valore è calcolato in unità di energia - kilowatt, chilocalorie (meno spesso - kilojoule) ed è indicato nelle formule dalla lettera latina Q.

Conoscendo il carico sul riscaldamento di una casa privata nel suo complesso e la necessità di ogni stanza in particolare, è facile scegliere una caldaia, i riscaldatori e le batterie di un sistema idrico per capacità. Come puoi calcolare questo parametro:

  1. Se l'altezza dei soffitti non raggiunge i 3 m, viene eseguito un calcolo ingrandito sull'area dei locali riscaldati.
  2. Con un'altezza di sovrapposizioni di 3 m o più, il consumo di calore è considerato per il volume dei locali.
  3. Calcolare la perdita di calore attraverso recinzioni esterne e il costo del riscaldamento dell'aria di ventilazione in base alle norme di costruzione.

Nota. Negli ultimi anni, i calcolatori online che sono stati collocati sulle pagine di varie risorse Internet hanno acquisito ampia popolarità. Con il loro aiuto, la determinazione della quantità di energia termica viene eseguita rapidamente e non richiede istruzioni aggiuntive. Meno - la precisione dei risultati deve essere controllata - perché i programmi sono scritti da persone che non sono ingegneri del calore.

Foto dell'edificio preso con una termocamera

I primi due metodi di calcolo si basano sull'uso di specifiche caratteristiche termiche rispetto all'area riscaldata o al volume dell'edificio. L'algoritmo è semplice, è utilizzato ovunque, ma dà risultati molto approssimativi e non tiene conto del grado di isolamento del cottage.

È molto più difficile considerare il consumo di energia termica secondo SNiP, come fanno i progettisti. Dovremo raccogliere molti dati di riferimento e lavorare sui calcoli, ma le cifre finali rifletteranno il quadro reale con un'accuratezza del 95%. Cercheremo di semplificare la metodologia e rendere il calcolo del carico sul riscaldamento il più accessibile possibile.

Ad esempio, un progetto di casa a un piano di 100 m²

Per spiegare lucidamente tutti i metodi per determinare la quantità di energia termica, suggeriamo di prendere come esempio una casa a un piano con un'area totale di 100 quadrati (per misure esterne) mostrata nel disegno. Elenchiamo le caratteristiche tecniche dell'edificio:

  • regione di costruzione - una striscia di clima temperato (Minsk, Mosca);
  • spessore esterno della recinzione - 38 cm, materiale - mattone ai silicati;
  • isolamento delle pareti esterne - spessore della schiuma 100 mm, densità - 25 kg / m³;
  • pavimenti - cemento sul terreno, manca il seminterrato;
  • sovrapposizione - lastre di cemento armato isolate dal lato della soffitta fredda con polyfoam di 10 cm;
  • finestre - metallo-plastica standard per 2 bicchieri, dimensioni - 1500 x 1570 mm (h);
  • porta d'ingresso - metallo 100 x 200 cm, isolato con polistirolo espanso estruso da 20 mm all'interno.

Nel cottage disposto partizioni interne in mezzo mattoni (12 cm), il locale caldaia è situato in un edificio separato. Le aree delle stanze sono contrassegnate sul disegno: prenderemo l'altezza dei soffitti, a seconda del metodo di calcolo spiegato, 2,8 o 3 m.

Consideriamo il consumo di calore in quadratura

Per una stima approssimativa del carico di riscaldamento, viene solitamente utilizzato il calcolo termico più semplice: l'area dell'edificio viene prelevata dalla misura esterna e moltiplicata per 100 watt. Di conseguenza, il consumo di calore di una casa di campagna di 100 m² sarà di 10.000 W o 10 kW. Il risultato consente di scegliere una caldaia con un fattore di sicurezza di 1,2-1,3, in questo caso la potenza dell'unità è di 12,5 kW.

Proponiamo di eseguire calcoli più accurati, tenendo conto della posizione delle stanze, del numero di finestre e della regione di sviluppo. Quindi, con un'altezza del soffitto fino a 3 m, si consiglia di utilizzare la seguente formula:

Il calcolo viene eseguito separatamente per ogni stanza, quindi i risultati vengono riepilogati e moltiplicati per il coefficiente regionale. Interpretazione della notazione della formula:

  • Q è il valore di carico richiesto, W;
  • Spom - stanza quadrata, m²;
  • q è un indicatore di specifiche caratteristiche termiche, riferito all'area della stanza, W / m²;
  • k - coefficiente che tiene conto del clima nella zona di residenza.

Per riferimento. Se la casa privata si trova in una zona temperata, il coefficiente k è considerato uguale all'unità. Nelle regioni meridionali, k = 0,7, nelle regioni settentrionali vengono applicati i valori 1,5-2.

Nel calcolo approssimativo dell'indice di quadratura totale q = 100 W / m². Questo approccio non tiene conto della posizione delle stanze e di un diverso numero di aperture luminose. Il corridoio all'interno del cottage perderà molto meno calore rispetto alla camera da letto d'angolo con finestre della stessa area. Proponiamo di prendere il valore delle caratteristiche termiche specifiche q come segue:

  • per stanze con una parete esterna e una finestra (o porta) q = 100 W / m²;
  • camere d'angolo con una luce di apertura - 120 W / m²;
  • lo stesso, con due finestre - 130 W / m².

Come scegliere il giusto valore di q è chiaramente indicato sulla planimetria. Per il nostro esempio, il calcolo è il seguente:

Q = (15.75 x 130 + 21 x 120 + 5 x 100 + 7 x 100 + 6 x 100 + 15.75 x 130 + 21 x 120) x 1 = 10935 W = 11 kW.

Come potete vedere, i calcoli raffinati hanno dato un altro risultato: il riscaldamento di una particolare casa di 100 m² consumerà 1 kW di energia termica in più. La figura tiene conto del consumo di calore per il riscaldamento dell'aria esterna che entra nell'abitazione attraverso aperture e pareti (infiltrazione).

Calcolo del carico termico per volume della stanza

Quando la distanza tra i piani e il soffitto raggiunge i 3 metri o più, non è possibile utilizzare la versione precedente del calcolo: il risultato sarà errato. In tali casi, il carico di riscaldamento è considerato basato su indicatori ingranditi specifici del consumo di calore per 1 m³ di volume di stanza.

La formula e l'algoritmo dei calcoli rimangono gli stessi, solo il parametro area S cambia per volume - V:

Di conseguenza, viene preso un altro indicatore del consumo specifico q, relativo alla capacità cubica di ciascuna stanza:

  • stanza all'interno dell'edificio o con un muro esterno e finestra - 35 W / m³;
  • camera d'angolo con una finestra - 40 W / m³;
  • lo stesso, con due aperture leggere - 45 W / m³.

Nota. I coefficienti regionali crescenti e decrescenti k sono applicati nella formula senza modifiche.

Ora, ad esempio, definiamo il carico sul riscaldamento del nostro cottage, prendendo l'altezza dei soffitti pari a 3 m:

Q = (47.25 x 45 + 63 x 40 + 15 x 35 + 21 x 35 + 18 x 35 + 47.25 x 45 + 63 x 40) x 1 = 11182 W = 11,2 kW.

È evidente che la potenza termica richiesta per l'impianto di riscaldamento è aumentata di 200 W rispetto al calcolo precedente. Se prendiamo l'altezza delle stanze di 2,7-2,8 me contiamo i costi energetici attraverso una capacità cubica, le cifre saranno all'incirca uguali. Cioè, il metodo è abbastanza applicabile per il calcolo allargato della perdita di calore nelle stanze di qualsiasi altezza.

Algoritmo di calcolo secondo SNiP

Questo metodo è il più accurato di tutti. Se si utilizzano le nostre istruzioni e si esegue correttamente il calcolo, si può essere sicuri del risultato al 100% e raccogliere con calma l'apparecchiatura di riscaldamento. La procedura è la seguente:

  1. Misura il quadrato delle pareti esterne, dei pavimenti e dei pavimenti separatamente in ogni stanza. Determinare l'area di finestre e porte d'ingresso.
  2. Calcola la perdita di calore attraverso tutte le recinzioni esterne.
  3. Scopri il flusso di energia termica che va a preriscaldare l'aria di ventilazione (infiltrazione).
  4. Riassumi i risultati e ottieni il valore reale del carico di calore.
Misurazione di soggiorni dall'interno

Un punto importante In un cottage a due piani, i soffitti interni non vengono presi in considerazione, dal momento che non sfiorano l'ambiente.

L'essenza del calcolo delle perdite di calore è relativamente semplice: è necessario capire quanta energia perde ogni costruzione, perché le finestre, i muri e i pavimenti sono fatti di materiali diversi. Determinando il quadrato delle pareti esterne, sottrarre l'area delle aperture vetrate - queste ultime lasciano passare un flusso di calore più ampio e sono quindi considerate separatamente.

Quando si misura la larghezza delle stanze, aggiungere a metà dello spessore della parete interna e afferrare l'angolo esterno, come mostrato nel diagramma. L'obiettivo è quello di tenere conto della piena quadratura della recinzione esterna che perde calore su tutta la superficie.

Durante la misurazione è necessario acquisire l'angolo dell'edificio e la metà della partizione interna

Determinare la perdita di calore delle pareti e del tetto

La formula per calcolare il flusso di calore che passa attraverso una struttura dello stesso tipo (ad esempio un muro) è la seguente:

  • il valore della perdita di calore attraverso un recinto, abbiamo indicato Qi, W;
  • A - parete quadrata all'interno della stessa stanza, m²;
  • tv - temperatura confortevole all'interno della stanza, solitamente assunta di +22 ° С;
  • t - la temperatura minima dell'aria esterna, che dura per 5 giorni invernali più freddi (prendi un valore reale per la tua zona);
  • R è la resistenza del recinto esterno al trasferimento di calore, m² ° C / W.
Coefficienti di conducibilità termica per alcuni materiali da costruzione comuni

Nella lista sopra c'è un parametro non definito - R. Il suo valore dipende dal materiale della struttura della parete e dallo spessore della recinzione. Per calcolare la resistenza al trasferimento di calore, procedere in questo ordine:

  1. Determinare lo spessore della parte del cuscinetto della parete esterna e separatamente - lo strato di isolamento. La designazione della lettera nelle formule - δ, è calcolata in metri.
  2. Scoprire dalle tabelle di riferimento la conduttività termica dei materiali strutturali λ, unità di misura - W / (mºС).
  3. Sostituire alternativamente i valori trovati nella formula:
  4. Determina la R per ogni livello del muro separatamente, aggiungi i risultati, quindi usalo nella prima formula.

Ripeti i calcoli separatamente per finestre, muri e pavimenti nella stessa stanza, quindi passa alla stanza successiva. Le perdite di calore attraverso i pavimenti sono considerate separatamente, come discusso di seguito.

Consiglio. I corretti coefficienti di conduttività termica di vari materiali sono specificati nella documentazione normativa. Per la Russia, questo è il codice delle regole SP 50.13330.2012, per l'Ucraina - DBN B.2.6-31

2006. Attenzione! Nei calcoli, utilizzare il valore di λ, scritto nella colonna "B" per le condizioni operative.

Questa tabella è un allegato della joint venture 50.13330.2012 "Isolamento termico degli edifici", pubblicato su una risorsa specializzata

Un esempio di calcolo per il soggiorno della nostra casa a un piano (altezza del soffitto 3 m):

  1. L'area delle pareti esterne con finestre: (5.04 + 4.04) х 3 = 27.24 m². Il riquadro della finestra è 1,5 x 1,57 x 2 = 4,71 m². L'area netta della recinzione: 27,24 - 4,71 = 22,53 m².
  2. La conduttività termica λ per la muratura di mattoni di silicato è 0,87 W / (mºС), schiuma di plastica 25 kg / m³ - 0,044 W / (mºС). Spessore - 0,38 e 0,1 m rispettivamente, consideriamo la resistenza al calore: R = 0,38 / 0,87 + 0,1 / 0,044 = 2,71 m² ° C / W.
  3. La temperatura esterna è meno 25 ° С, all'interno del soggiorno - più 22 ° С. La differenza sarà 25 + 22 = 47 ° С.
  4. Determinare la perdita di calore attraverso le pareti del soggiorno: Q = 1 / 2,71 x 47 x 22,53 = 391 watt.
Il muro del cottage nel taglio

Allo stesso modo, viene considerato il flusso di calore attraverso finestre e sovrapposizioni. La resistenza termica delle strutture traslucide è solitamente indicata dal produttore, le caratteristiche dei pavimenti in cemento armato spesso 22 cm si trovano nella documentazione normativa o di riferimento:

  1. R di pavimento riscaldato = 0,22 / 2,04 + 0,1 / 0,044 = 2,38 m² ° C / W, la perdita di calore attraverso il tetto è 1 / 2,38 x 47 x 5,04 x 4,04 = 402 W.
  2. Perdite attraverso le aperture delle finestre: Q = 0,32 x 47 x71 = 70,8 W.

La tabella dei coefficienti di conducibilità termica delle finestre di plastica. Abbiamo preso l'unità di vetro a camera singola più modesta

La perdita di calore totale nel soggiorno (escluso il pavimento) sarà 391 + 402 + 70,8 = 863,8 watt. Calcoli simili sono condotti per le restanti stanze, i risultati sono riassunti.

Nota: il corridoio all'interno dell'edificio non entra in contatto con il guscio esterno e perde calore solo attraverso il tetto e i pavimenti. Quali recinzioni devono essere considerate nel metodo di calcolo, guarda il video.

Divisione del piano in zone

Per scoprire la quantità di calore dispersa dai pavimenti a terra, l'edificio nel piano è diviso in zone di 2 m di larghezza, come mostrato nel diagramma. La prima corsia inizia dalla superficie esterna della struttura dell'edificio.

Con il markup, il conto alla rovescia inizia dall'esterno dell'edificio.

L'algoritmo di calcolo è il seguente:

  1. Disegna un piano del cottage, dividilo in strisce larghe 2 m, il numero massimo di zone è 4.
  2. Calcola l'area del pavimento cadendo separatamente in ogni zona, trascurando le partizioni interne. Nota: la quadratura negli angoli viene contata due volte (ombreggiata nel disegno).
  3. Usando la formula di calcolo (per comodità, la riportiamo di nuovo), determinare la perdita di calore in tutte le aree, riassumere le cifre ottenute.
  4. La resistenza di scambio termico R per la zona I è ipotizzata essere 2,1 m² ° C / W, II - 4,3, III - 8,6, il resto del pavimento - 14,2 m² ° C / W.

Nota. Se stiamo parlando di un seminterrato riscaldato, la prima striscia si trova sulla parte sotterranea del muro, a partire dal livello del suolo.

La disposizione dei muri del seminterrato al piano terra

I pavimenti, isolati con lana minerale o polistirene espanso, sono calcolati in modo identico, solo ai valori fissi di R viene aggiunta la resistenza termica dello strato di isolamento, che è determinata dalla formula δ / λ.

Esempio di calcoli nel salotto di una casa di campagna:

  1. La quadratura della zona I è (5,04 + 4,04) х 2 = 18,16 m², sezione II - 3,04 х 2 = 6,08 m². Le restanti zone non cadono nel soggiorno.
  2. Il consumo di energia per la 1a zona sarà 1 / 2,1 x 47 x 18,16 = 406,4 W, per il secondo - 1 / 4,3 x 47 x 6,08 = 66,5 W.
  3. Il flusso di calore attraverso il pavimento del soggiorno è 406,4 + 66,5 = 473 W.

Ora non è difficile battere la perdita di calore totale nella stanza in questione: 863,8 + 473 = 1336,8 W, arrotondato - 1,34 kW.

Riscaldamento dell'aria di ventilazione

Nella stragrande maggioranza delle case e degli appartamenti privati, è predisposta una ventilazione naturale, l'aria esterna penetra attraverso i vestiboli di finestre e porte, nonché le prese d'aria. Il riscaldamento della massa fredda entrante è impegnato nel sistema di riscaldamento, consumando ulteriore energia. Come scoprirne la quantità:

  1. Poiché il calcolo dell'infiltrazione è troppo complicato, i documenti normativi consentono l'assegnazione di 3 m³ di aria all'ora per metro quadro di area abitativa. Il flusso d'aria di alimentazione totale L è considerato semplice: la quadratura della stanza viene moltiplicata per 3.
  2. L è il volume e abbiamo bisogno della massa m del flusso d'aria. Impara moltiplicando per la densità del gas prelevato dal tavolo.
  3. La massa dell'aria m è sostituita dalla formula del corso di fisica della scuola, che consente di determinare la quantità di energia spesa.

Calcoliamo la quantità di calore richiesta nell'esempio del soggiorno longevo di 15,75 m². Il volume di afflusso è L = 15,75 x 3 = 47,25 m3 / h, la massa è 47,25 x 1,422 = 67,2 kg. Prendendo la capacità termica dell'aria (indicata dalla lettera C) pari a 0,28 W / (kg ºС), troviamo il consumo di energia: Qvent = 0,28 x 67,2 x 47 = 884 W. Come potete vedere, la figura è abbastanza impressionante, motivo per cui il riscaldamento delle masse d'aria deve essere preso in considerazione.

Il calcolo finale della perdita di calore dell'edificio più il costo della ventilazione è determinato sommando tutti i risultati ottenuti in precedenza. In particolare, il carico sul riscaldamento del soggiorno comporterà una cifra di 0,88 + 1,34 = 2,22 kW. Allo stesso modo, tutti i locali del cottage sono calcolati, alla fine i costi energetici sono aggiunti a una cifra.

Insediamento finale

Se il tuo cervello non ha ancora iniziato a bollire dall'abbondanza di formule, allora è certamente interessante vedere il risultato di una casa a un piano. Negli esempi precedenti, abbiamo fatto il lavoro principale, rimane solo per passare attraverso altre stanze e imparare la perdita di calore dell'intero involucro esterno dell'edificio. Dati sorgente trovati:

  • resistenza termica delle pareti - 2,71, finestre - 0,32, pavimenti - 2,38 m² ° C / W;
  • altezza del soffitto - 3 m;
  • R per una porta d'ingresso coibentata con polistirene espanso estruso, pari a 0,65 m² ° C / W;
  • temperatura interna - 22, esterna - meno 25 ° С.

Per semplificare i calcoli, offriamo la possibilità di creare un tavolo in Exel, al fine di ottenere risultati intermedi e finali.

Esempio di una tabella di calcolo in Exel

Al termine dei calcoli e compilando la tabella, sono stati ottenuti i seguenti valori di consumo di energia termica per locali:

  • soggiorno - 2,22 kW;
  • cucina - 2.536 kW;
  • ingresso - 745 W;
  • corridoio - 586 W;
  • bagno - 676 ​​W;
  • camera da letto - 2,22 kW;
  • bambini - 2.536 kW.

Il carico finale sul sistema di riscaldamento di una casa privata con una superficie di 100 m² era 11.518 kW, arrotondato - 11,6 kW. È interessante notare che il risultato differisce dai metodi approssimativi di calcolo del 5% letteralmente.

Tuttavia, secondo i documenti normativi, la cifra finale dovrebbe essere moltiplicata per un fattore di 1,1 perdite di calore non rilevate derivanti dall'orientamento dell'edificio sui punti cardinali, i carichi del vento e così via. Di conseguenza, il risultato finale è 12,76 kW. Dettagliato e accessibile sulla metodologia di ingegneria descritta nel video:

Come usare i risultati dei calcoli

Conoscendo la necessità di calore in un edificio, un proprietario di casa può:

  • scegliere chiaramente la potenza delle apparecchiature di energia termica per il riscaldamento del cottage;
  • componi il numero richiesto di sezioni di radiatori;
  • determinare lo spessore richiesto dell'isolamento ed eseguire l'isolamento dell'edificio;
  • rilevare la portata del refrigerante in qualsiasi parte del sistema e, se necessario, eseguire il calcolo idraulico delle tubazioni;
  • scoprire il consumo medio giornaliero e mensile di calore.

L'ultimo punto è di particolare interesse. Abbiamo trovato il carico di calore per 1 ora, ma può essere ricalcolato per un periodo più lungo e calcolare il consumo stimato di carburante - gas, legna o pellet.

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