Cum să calculați puterea centralei pe gaz de încălzire: formule și exemplu de calcul

Înainte de proiectarea sistemului de încălzire, montarea echipamentului de încălzire, este important să alegeți un cazan pe gaz capabil să genereze cantitatea necesară de căldură pentru încăpere. De aceea, este important să selectați un dispozitiv cu o putere astfel încât performanța sa să fie cât mai ridicată, iar durata de viață – cât mai mare.

Vă vom spune cum să calculați puterea unui cazan pe gaz cu o precizie ridicată și ținând cont de anumiți parametri. În articolul prezentat de noi sunt descrise în detaliu toate tipurile de pierderi de căldură prin deschideri și construcții, sunt date formulele pentru calcularea lor. Un exemplu concret vă familiarizează cu particularitățile efectuării calculelor.

Erori tipice la alegerea cazanului

Calculul corect al puterii unui cazan pe gaz vă va permite nu doar să economisiți la materiale consumabile, ci și să creșteți randamentul aparatului. Echipamentul a cărui degajare de căldură depășește necesitățile reale de căldură va funcționa ineficient, în timp ce un dispozitiv insuficient de puternic nu va putea încălzi încăperea în mod corespunzător.

Există echipamente moderne automatizate care reglează singure alimentarea cu gaz, ceea ce elimină cheltuielile inutile. Dar dacă un astfel de cazan își face treaba la limita capacităților, atunci durata de exploatare a acestuia se reduce.

Ca rezultat, randamentul echipamentului scade, piesele se uzează mai repede, se formează condens. De aceea apare necesitatea calculării puterii optime.

Există opinia că puterea cazanului depinde exclusiv de suprafața încăperii și că pentru orice locuință, calculul optim este de 100 W pe 1 mp. Prin urmare, pentru a alege puterea cazanului, de exemplu, pentru o casă de 100 mp, va fi necesar un echipament care produce 100*10=10000 W sau 10 kW.

Astfel de calcule sunt fundamental greșite din cauza apariției noilor materiale de finisare și a izolațiilor îmbunătățite, care reduc necesitatea achiziționării de echipamente de mare putere.

Puterea cazanului pe gaz se alege ținând cont de particularitățile individuale ale locuinței. Un echipament corect ales va funcționa cât mai eficient cu un consum minim de combustibil.

Calculul puterii cazanului pe gaz de încălzire se poate realiza în două moduri – manual sau cu ajutorul programului special Valtec, destinat calculelor profesionale de înaltă precizie.

Puterea necesară a echipamentului depinde direct de pierderile de căldură ale încăperii. Aflând valoarea pierderilor de căldură, se poate calcula puterea cazanului pe gaz sau a oricărui alt aparat de încălzire.

Ce sunt pierderile de căldură ale încăperii?

Orice încăpere are anumite pierderi de căldură. Căldura iese prin pereți, ferestre, podele, uși, tavan, de aceea sarcina cazanului pe gaz este de a compensa cantitatea de căldură care iese și de a asigura o anumită temperatură în încăpere. Pentru aceasta este necesară o anumită putere termică.

S-a stabilit experimental că cea mai mare cantitate de căldură se pierde prin pereți (până la 70%). Prin acoperiș și ferestre poate ieși până la 30% din energia termică, prin sistemul de ventilație – până la 40%. Cele mai mici pierderi de căldură sunt la uși (până la 6%) și podea (până la 15%).

Pierderile de căldură ale casei sunt influențate de următorii factori.

• Amplasarea casei. Fiecare oraș are propriile particularități climatice. În calculele pierderilor de căldură, trebuie să se țină cont de temperatura critică negativă caracteristică regiunii, precum și de temperatura medie și durata sezonului de încălzire (pentru calcule precise cu ajutorul programului).
• Amplasarea pereților în raport cu punctele cardinale. Se știe că în partea de nord se află roza vânturilor, prin urmare, pierderile de căldură ale peretelui situat în această zonă vor fi cele mai mari. Iarna, dinspre vest, nord și est bate un vânt rece cu mare putere, astfel pierderile de căldură ale acestor pereți vor fi mai mari.
• Suprafața spațiului încălzit. Cantitatea de căldură pierdută depinde de dimensiunile încăperii, suprafața pereților, a tavanelor, a ferestrelor, a ușilor.
• Termotehnica construcțiilor. Fiecare material are propriul coeficient de rezistență termică și coeficient de transfer termic – capacitatea de a lăsa să treacă o anumită cantitate de căldură. Pentru a le afla, este necesar să folosiți date tabelare, precum și să aplicați anumite formule. Informațiile despre compoziția pereților, tavanelor, podelelor, grosimea lor pot fi găsite în planul tehnic al locuinței.
• Golurile de ferestre și uși. Dimensiunea și modificarea ușii și a geamurilor termoizolante. Cu cât suprafața golurilor de ferestre și uși este mai mare, cu atât pierderile de căldură sunt mai mari. Este important să se țină cont de caracteristicile ușilor și geamurilor termoizolante instalate în calcule.
• Luarea în considerare a ventilației. Ventilația există întotdeauna în casă, indiferent de prezența unei hote artificiale. Prin ferestrele deschise are loc aerisirea încăperii, mișcarea aerului este creată la închiderea și deschiderea ușilor de intrare, la deplasarea oamenilor dintr-o cameră în alta, ceea ce contribuie la ieșirea aerului cald din încăpere și la circulația acestuia.

Cunoscând parametrii menționați mai sus, se pot nu numai calcula pierderile de căldură ale casei și determina puterea cazanului, dar și identifica locurile care necesită izolare termică suplimentară.

Formule pentru calcularea pierderilor de căldură

Aceste formule pot fi utilizate pentru calcularea pierderilor de căldură nu numai a unei case private, ci și a unui apartament. Înainte de a începe calculele, este necesar să desenați planul încăperii, să marcați amplasarea pereților față de punctele cardinale, să indicați ferestrele, golurile ușilor, precum și să calculați dimensiunile fiecărui perete, ale golurilor de ferestre și uși.

Pentru a determina pierderile de căldură, este necesar să se cunoască structura peretelui, precum și grosimea materialelor utilizate. În calcule se iau în considerare zidăria și izolațiile.

La calcularea pierderilor de căldură se folosesc două formule – cu ajutorul primei se determină valoarea rezistenței termice a anvelopei clădirii, cu ajutorul celei de-a doua – pierderile de căldură.

Pentru determinarea rezistenței termice se utilizează expresia:

R = B/K

Aici:

• R – valoarea rezistenței termice a anvelopei clădirii, măsurată în (m²*K)/W.
• K – coeficientul de conductivitate termică a materialului din care este fabricată anvelopa clădirii, se măsoară în W/(m*K).
• B – grosimea materialului, se exprimă în metri.

Coeficientul de conductivitate termică K este un parametru tabelar, grosimea B se ia din planul tehnic al casei.

Coeficientul de conductivitate termică este o valoare tabelară, depinde de densitatea și compoziția materialului, poate diferi de cea tabelară, de aceea este important să consultați documentația tehnică a materialului (+)

De asemenea, se utilizează formula principală de calcul a pierderilor de căldură:

Q = L × S × dT/R

În expresie:

• Q – pierderi de căldură, se măsoară în W.
• S – suprafața elementelor de închidere (pereți, podele, plafoane).
• dT – diferența dintre temperatura dorită a încăperii interioare și cea exterioară, se măsoară și se înregistrează în °C.
• R – valoarea rezistenței termice a elementului, m²•°C/W, care se obține conform formulei de mai sus.
• L – coeficient care depinde de orientarea pereților în raport cu punctele cardinale.

Având la îndemână informațiile necesare, se pot calcula manual pierderile de căldură ale unei clădiri sau alteia.

Exemplu de calcul al pierderilor termice

Ca exemplu, vom calcula pierderile de căldură ale unei case cu caracteristicile date.

În imagine este prezentat planul casei pentru care vom calcula pierderile de căldură. La elaborarea planului individual, este important să determinați corect orientarea pereților în raport cu punctele cardinale, să calculați înălțimea, lățimea și lungimea construcției, precum și să marcați locurile de amplasare a golurilor de ferestre și uși, dimensiunile acestora (+)

Conform planului, lățimea construcției este de 10 m, lungimea – 12 m, înălțimea plafoanelor – 2,7 m, pereții sunt orientați spre nord, sud, est și vest. În peretele vestic sunt instalate 3 ferestre, două dintre ele au dimensiunile de 1,5×1,7 m, una – 0,6×0,3 m.

La calculul acoperișului se iau în considerare stratul de izolație termică, materialul de finisare și cel de acoperiș. Folii de barieră de vapori și hidroizolație, care nu influențează izolația termică, nu sunt luate în considerare.

În peretele sudic sunt instalate uși cu dimensiunile de 1,3×2 m, există, de asemenea, o fereastră mică de 0,5×0,3 m. Pe partea estică se află două ferestre de 2,1×1,5 m și una de 1,5×1,7 m.

Pereții sunt alcătuiți din trei straturi:

• placare cu PAL (izoplită) la exterior și interior – 1,2 cm fiecare, coeficient – 0,05.
• vată de sticlă, situată între pereți, grosimea sa de 10 cm și coeficient – 0,043.

Rezistența termică a fiecărui perete se calculează separat, deoarece se iau în considerare amplasarea construcției față de punctele cardinale, numărul și suprafața golurilor. Rezultatele calculelor pentru pereți se însumează.

Podeaua este multistratificată, realizată pe întreaga suprafață după aceeași tehnologie, include:

• scândură tivită cu lambă și uluc, grosimea sa de 3,2 cm, coeficient de conductivitate termică – 0,15.
• strat de nivelare uscată din PAL cu grosimea de 10 cm și coeficient 0,15.
• izolație – vată minerală cu grosimea de 5 cm, coeficient 0,039.

Să presupunem că podeaua nu are trape de subsol sau deschideri similare care să degradeze tehnica termică. Prin urmare, calculul se efectuează pentru suprafața tuturor încăperilor după o formulă unică.

Plafoanele sunt realizate din:

• scânduri de lemn de 4 cm cu un coeficient de 0.15.
• vată minerală de 15 cm, coeficientul său – 0.039.
• strat de barieră de vapori și hidroizolație.

Să presupunem că și plafonul nu are acces la podul deasupra unei încăperi locuite sau de serviciu.

Casa se află în regiunea Breansk, orașul Breansk, unde temperatura critică negativă este de -26 de grade. S-a stabilit experimental că temperatura solului este de +8 grade. Temperatura dorită în încăpere este de +22 de grade.

Calculul pierderilor termice ale pereților

Pentru a afla rezistența termică totală a peretelui, mai întâi trebuie calculată rezistența termică a fiecărui strat al acestuia.

Stratul de vată de sticlă are o grosime de 10 cm. Această valoare trebuie convertită în metri, adică:

B = 10 × 0.01 = 0.1

Am obținut valoarea B=0.1. Coeficientul de conductivitate termică a izolației este 0.043. Introducem datele în formula rezistenței termice și obținem:

R_sticlă=0.1/0.043=2.32

Prin analogie, calculăm rezistența termică a izoplitei:

R_izopl=0.012/0.05=0.24

Rezistența termică totală a peretelui va fi egală cu suma rezistențelor termice ale fiecărui strat, ținând cont că avem două straturi de PFL.

R=R_sticlă+2×R_izopl=2.32+2×0.24=2.8

După determinarea rezistenței termice totale a peretelui, se pot afla pierderile de căldură. Pentru fiecare perete, acestea se calculează separat. Să calculăm Q pentru peretele nordic.

Coeficienții suplimentari permit luarea în considerare a particularităților pierderilor de căldură ale pereților situați în diferite puncte cardinale.

Conform planului, peretele nordic nu are deschideri de ferestre, lungimea sa este de 10 m, înălțimea – 2.7 m. Atunci aria peretelui S se calculează cu formula:

S_per.nordic=10×2.7=27

Să calculăm parametrul dT. Se știe că temperatura critică ambientală pentru Breansk este de -26 de grade, iar temperatura dorită în încăpere este de +22 de grade. Atunci

dT=22-(-26)=48

Pentru partea nordică se ia în considerare coeficientul suplimentar L=1.1.

În tabel sunt prezentate coeficienții de conductivitate termică ai unor materiale care sunt utilizate la construirea pereților. După cum se vede, vata minerală lasă să treacă prin ea o cantitate minimă de căldură, iar betonul armat – o cantitate maximă.

După efectuarea calculelor preliminare, se poate utiliza formula pentru calculul pierderilor de căldură:

Q_per.nordic=27×48×1.1/2.8=509 (W)

Să calculăm pierderile de căldură pentru peretele vestic. Conform datelor, în acesta sunt încorporate 3 ferestre, două dintre ele având dimensiunile 1.5x1.7 m, iar una – 0.6x0.3 m. Să calculăm aria.

S_per.vestic1=12×2.7=32.4.

Din suprafața totală a peretelui vestic, este necesar să se excludă suprafața ferestrelor, deoarece pierderile lor de căldură vor fi diferite. Pentru aceasta, este necesar să se calculeze suprafața.

S_fer1=1.5×1.7=2.55

S_fer2=0.6×0.4=0.24

Pentru calculele pierderilor de căldură, vom folosi suprafața peretelui fără a ține cont de suprafața ferestrelor, adică:

S_per.vest=32.4-2.55×2-0.24=25.6

Pentru partea vestică, coeficientul suplimentar este 1.05. Datele obținute le introducem în formula principală de calcul a pierderilor de căldură.

Q_per.vest=25.6×1.05×48/2.8=461.

Calcule similare se fac pentru partea estică. Aici se află 3 ferestre, una are dimensiunile 1.5×1.7 m, celelalte două – 2.1×1.5 m. Calculăm suprafața lor.

S_fer3=1.5×1.7=2.55

S_fer4=2.1×1.5=3.15

Suprafața peretelui estic este:

S_per.est1=12×2.7=32.4

Din suprafața totală a peretelui scădem valorile suprafețelor ferestrelor:

S_per.est=32.4-2.55-2×3.15=23.55

Coeficientul suplimentar pentru peretele estic este 1.05. Pe baza datelor, calculăm pierderile de căldură ale peretelui estic.

Q_per.est=1.05×23.55×48/2.8=424

Pe peretele sudic se află o ușă cu dimensiunile 1.3×2 m și o fereastră 0.5×0.3 m. Calculăm suprafața lor.

S_fer5=0.5×0.3=0.15

S_us.=1.3×2=2.6

Suprafața peretelui sudic va fi:

S_per.sud1=10×2.7=27

Determinăm suprafața peretelui fără a ține cont de ferestre și uși.

S_per.sud=27-2.6-0.15=24.25

Calculăm pierderile de căldură ale peretelui sudic ținând cont de coeficientul L=1.

Q_per.sud=1×24.25×48/2.80=416

După ce am determinat pierderile de căldură ale fiecărui perete, se pot afla pierderile lor totale de căldură conform formulei:

Q_per.=Q_per.sud+Q_per.est+Q_per.vest+Q_per.nord

Înlocuind valorile, obținem:

Q_per.=509+461+424+416=1810 W

În final, pierderile de căldură ale pereților au fost de 1810 W pe oră.

Calculul pierderilor termice ale ferestrelor

Total în casă sunt 7 ferestre, trei dintre ele au dimensiunile 1.5×1.7 m, două – 2.1×1.5 m, una – 0.6×0.3 m și încă una – 0.5×0.3 m.

Ferestrele cu dimensiunile 1.5×1.7 m sunt un profil PVC cu două camere cu geam I. Din documentația tehnică se poate afla că R=0.53. Ferestrele cu dimensiunile 2.1×1.5 m sunt cu două camere cu argon și geam I, au rezistența termică R=0.75, ferestrele 0.6×0.3 m și 0.5×0.3 – R=0.53.

Suprafața ferestrelor a fost calculată mai sus.

S_fer1=1.5×1.7=2.55

S_fer2=0.6×0.4=0.24

S_fer3=2.1×1.5=3.15

S_fer4=0.5×0.3=0.15

De asemenea, este important să se țină cont de orientarea ferestrelor față de punctele cardinale.

De obicei, rezistența termică pentru ferestre nu trebuie calculată, acest parametru este indicat în documentația tehnică a produsului.

Să calculăm pierderile de căldură ale ferestrelor vestice, ținând cont de coeficientul L=1.05. Pe partea respectivă se află 2 ferestre cu dimensiunile 1.5×1.7 m și una cu 0.6×0.3 m.

Q_fer1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_fer2=0.24×1.05×48/0.53=23

Totalul pierderilor ferestrelor vestice este

Q_fer.vest=243×2+23=509

În partea de sud se află o fereastră de 0,5×0,3, R=0,53. Să calculăm pierderile sale de căldură, ținând cont de coeficientul 1.

Q_fer.sud=0,15*48×1/0,53=14

Pe partea de est se află 2 ferestre cu dimensiunile 2,1×1,5 și o fereastră de 1,5×1,7. Să calculăm pierderile de căldură, ținând cont de coeficientul L=1,05.

Q_fer1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_fer3=3,15×1,05×48/075=212

Însumăm pierderile de căldură ale ferestrelor estice.

Q_fer.est=243+212×2=667.

Pierderile totale de căldură ale ferestrelor vor fi:

Q_ferestre=Q_fer.est+Q_fer.sud+Q_fer.vest=667+14+509=1190

În total, prin ferestre ies 1190 W de energie termică.

Determinarea pierderilor de căldură ale ușilor

În casă este prevăzută o ușă, aceasta este încorporată în peretele sudic, având dimensiunile 1,3×2 m. Conform datelor din fișa tehnică, conductivitatea termică a materialului ușii este de 0,14, iar grosimea sa – 0,05 m. Datorită acestor indicatori, se poate calcula rezistența termică a ușii.

R_ușii=0,05/0,14=0,36

Pentru calcule, va fi necesar să se calculeze aria sa.

S_ușii=1,3×2=2,6

După calculul rezistenței termice și al ariei, se pot găsi pierderile de căldură. Ușa se află pe partea sudică, de aceea folosim coeficientul suplimentar 1.

Q_ușii=2,6×48×1/0,36=347.

În total, prin ușă ies 347 W de căldură.

Calculul rezistenței termice a podelei

Conform documentației tehnice, podeaua este multistratificată, realizată la fel pe toată suprafața, având dimensiunile 10×12 m. Să calculăm aria sa.

S_podelei=10×12=210.

Componența podelei include scânduri, PAL și izolație.

Din tabel se pot afla coeficienții de conductivitate termică a unor materiale utilizate pentru acoperirea podelei. Acest parametru poate fi, de asemenea, indicat în documentația tehnică a materialelor și poate diferi de cel din tabel.

Rezistența termică trebuie calculată pentru fiecare strat al podelei separat.

R_scândurilor=0,032/0,15=0,21

R_pal=0,01/0,15=0,07

R_izolației=0,05/0,039=1,28

Rezistența termică totală a podelei este:

R_podelei=R_scândurilor+R_pal+R_izolației=0,21+0,07+1,28=1,56

Având în vedere că iarna temperatura solului se menține la +8 grade, diferența de temperatură va fi:

dT=22-8=14

Folosind calculele preliminare, se pot găsi pierderile de căldură ale casei prin podea.

La calculul pierderilor de căldură ale podelei se iau în considerare materialele care influențează izolația termică (+)

La calculul pierderilor de căldură ale podelei, luăm în considerare coeficientul L=1.

Q_podelei=210×14×1/1,56=1885

Pierderile totale de căldură ale podelei sunt de 1885 W.

Calculul pierderilor de căldură prin tavan

La calculul pierderilor de căldură ale tavanului se iau în considerare stratul de vată minerală și scândurile de lemn. Bariera de vapori și hidroizolația nu participă la procesul de izolație termică, deci nu le luăm în considerare. Pentru calcule, va trebui să aflăm rezistența termică a scândurilor de lemn și a stratului de vată minerală. Folosim coeficienții lor de conductivitate termică și grosimea.

R_lemn=0.04/0.15=0.27

R_minerală=0.05/0.039=1.28

Rezistența termică totală va fi suma dintre R_lemn și R_minerală.

R_acoperiș=0.27+1.28=1.55

Suprafața tavanului este aceeași cu cea a podelei.

S _tavan = 120

Apoi se calculează pierderile de căldură ale tavanului, ținând cont de coeficientul L=1.

Q_tavan=120×1×48/1.55=3717

În total, prin tavan se pierd 3717 W.

În tabel sunt prezentate izolațiile populare pentru tavane și coeficienții lor de conductivitate termică. Poliuretanul spumat este cea mai eficientă izolație, paiele au cel mai ridicat coeficient de pierderi de căldură.

Pentru a determina pierderile totale de căldură ale casei, trebuie să adunăm pierderile de căldură ale pereților, ferestrelor, ușii, tavanului și podelei.

Q_total=1810+1190+347+1885+3717=8949 W

Pentru a încălzi casa cu parametrii indicați, este necesar un cazan pe gaz care să mențină o putere de 8949 W sau aproximativ 10 kW.

Determinarea pierderilor de căldură ținând cont de infiltrație

Infiltrația – este un proces natural de schimb de căldură cu mediul exterior, care are loc în timpul deplasării persoanelor prin casă, la deschiderea ușilor de intrare, a ferestrelor.

Pentru calculul pierderilor de căldură prin ventilare se poate folosi formula:

Q_inf=0.33×K×V×dT

În expresie:

• K – rata de schimb a aerului de calcul, pentru camerele de locuit se utilizează coeficientul 0.3, pentru încăperi cu încălzire – 0.8, pentru bucătărie și baie – 1.
• V – volumul încăperii, se calculează ținând cont de înălțime, lungime și lățime.
• dT – diferența de temperatură dintre mediul exterior și locuință.

O formulă similară poate fi utilizată în cazul în care în încăpere este instalată ventilație.

În cazul ventilației artificiale în casă, trebuie utilizată aceeași formulă ca pentru infiltrație, doar că în loc de K se înlocuiesc parametrii hotei, iar calculele dT se efectuează ținând cont de temperatura aerului de intrare.

Înălțimea încăperii – 2.7 m, lățimea – 10 m, lungimea – 12 m. Cunoscând aceste date, putem afla volumul său.

V=2.7 × 10 × 12=324

Diferența de temperatură va fi

dT=48

Ca coeficient K luăm valoarea 0.3. Atunci

Q_inf=0.33×0.3×324×48=1540

La indicatorul total de calcul Q trebuie adăugat Q_inf. În final

Q_total=1540+8949=10489.

În total, ținând cont de infiltrație, pierderile de căldură ale casei vor fi de 10489 W sau 10.49 kW.

Calculul puterii cazanului

La calculul puterii cazanului, este necesar să se utilizeze un coeficient de rezervă de 1,2. Adică, puterea va fi egală cu:

W = Q × k

Aici:

• Q – pierderile de căldură ale clădirii.
• k – coeficientul de rezervă.

În exemplul nostru, vom înlocui Q=9237 W și vom calcula puterea necesară a cazanului.

W=10489×1,2=12587 W.

Ținând cont de coeficientul de rezervă, puterea necesară a cazanului pentru încălzirea unei case de 120 m² este de aproximativ 13 kW.

Concluzii și material video util pe această temă

Instrucțiuni video: cum să calculați pierderile de căldură ale casei și puterea cazanului folosind programul Valtec.

Un calcul competent al pierderilor de căldură și al puterii cazanului pe gaz prin formule sau metode software permite determinarea cu o precizie ridicată a parametrilor necesari ai echipamentului, ceea ce face posibilă evitarea cheltuielilor nejustificate pentru combustibil.

Vă rugăm să scrieți comentarii în formularul de bloc de mai jos. Povestiți cum ați calculat pierderile de căldură înainte de a cumpăra echipamentul de încălzire pentru propria dvs. dacie sau casă de la țară. Puneți întrebări, împărtășiți informații și fotografii pe această temă.