Cálculo de la potencia de las calderas de calefacción para una casa privada.

La comodidad de las personas que se quedan en interiores, especialmente en la temporada de invierno, depende en gran medida de la temperatura del aire que las rodea. Por lo tanto, entre las comunicaciones de ingeniería, equipadas en locales residenciales, el sistema de calefacción ocupa el primer lugar. En condiciones urbanas, los problemas de calefacción de apartamentos se resuelven con mayor frecuencia de manera centralizada; sin embargo, en casas privadas, sus propietarios deben equipar sistemas de calefacción autónomos, cuyo elemento principal es una caldera de agua caliente. La eficiencia de todo el sistema depende de las características técnicas y económicas de este último.

Cómo calcular la potencia de la caldera.

La potencia de una caldera de calefacción es el indicador principal que caracteriza sus capacidades asociadas con el calentamiento óptimo de las instalaciones durante las cargas máximas. Lo principal aquí es calcular correctamente cuánto calor se necesita para calentarlos. Solo en este caso será posible elegir la caldera adecuada para calentar una casa privada en términos de potencia.

Para calcular la potencia de una caldera para una casa, se utilizan varios métodos, en los que se toma como base el área o el volumen de las habitaciones con calefacción. Más recientemente, la potencia requerida de una caldera de calefacción se determinó utilizando los denominados coeficientes de casa establecidos para diferentes tipos de casas dentro de (W / m2):

• 130 ... 200 - casas sin aislamiento térmico;
• 90 ... 110 - casas con fachada parcialmente aislada;
• 50… 70 - casas construidas con tecnologías del siglo XXI.

Al multiplicar el área de la casa por el coeficiente de la casa correspondiente, obtuvimos la potencia requerida de la caldera de calefacción.

Cálculo de la potencia de la caldera según las dimensiones geométricas de la habitación.

Puede calcular aproximadamente la potencia de la caldera para calentar una casa por su área. En este caso, se utiliza la fórmula:

Wcat = S * Wud / 10dónde:

• Wcat - potencia nominal de la caldera, kW;
• S - el área total de la habitación climatizada, metros cuadrados;
• Madera - potencia específica de la caldera, que cae cada 10 m2. zona climatizada.

En el caso general, se supone que, dependiendo de la región en la que se encuentre la habitación, el valor de la potencia específica de la caldera es (kW \ sq. M.):

• para las regiones del sur - 0,7 ... 0,9;
• para áreas del carril central - 1.0 ... 1.2;
• para Moscú y la región de Moscú - 1,2 ... 1,5;
• para las regiones del norte - 1,5 ... 2,0.

La fórmula anterior para calcular una caldera para calentar una casa por área se usa en los casos en que la unidad de calentamiento de agua se usará solo para calentar habitaciones con una altura de no más de 2,5 m.

Si se supone que se instalará una caldera de doble circuito en la habitación, que además de la calefacción debe proporcionar agua caliente a los usuarios, la potencia calculada obtenida debe incrementarse en un 25%.

Si la altura de las instalaciones con calefacción supera los 2,5 m, el resultado obtenido se corrige multiplicándolo por el coeficiente Kv. Kv = N / 2.5, donde N es la altura real de la habitación, m.

En este caso, la fórmula final se ve así: P = (S * Wsp / 10) * Kv

Este método de cálculo de la potencia requerida, que debe tener una caldera de calefacción, es adecuado para edificios pequeños con un ático aislado, la presencia de aislamiento térmico de paredes y ventanas (doble acristalamiento), etc.En otros casos, el resultado obtenido como resultado de un cálculo aproximado puede llevar al hecho de que la caldera comprada no podrá funcionar normalmente. Al mismo tiempo, la potencia excesiva o insuficiente contribuye a la aparición de una serie de problemas indeseables para el usuario:

• reducción de indicadores técnicos y económicos de la caldera;
• falla en el funcionamiento de los sistemas de automatización;
• desgaste rápido de piezas y componentes;
• condensación en la chimenea;
• obstrucción de la chimenea con productos de combustión incompleta de combustible, etc .;

Para obtener resultados más precisos, es necesario tener en cuenta la cantidad de pérdida de calor real a través de elementos individuales de los edificios (ventanas, puertas, paredes, etc.).

Cálculo actualizado de la capacidad de la caldera

El cálculo del sistema de calefacción, que incluye una caldera de calefacción, debe realizarse individualmente para cada objeto. Además de sus dimensiones geométricas, es importante tener en cuenta varios de estos parámetros:

• la presencia de ventilación forzada;
• zona climática;
• disponibilidad de suministro de agua caliente;
• el grado de aislamiento de elementos individuales del objeto;
• la presencia de un ático y un sótano, etc.

En general, la fórmula para un cálculo más preciso de la potencia de la caldera es la siguiente:

Wcat = Qt * Kzapdónde:

• Qt - pérdida de calor del objeto, kW.
• Kzap - el factor de seguridad, por cuyo valor se recomienda aumentar la capacidad de diseño del objeto. Como regla general, su valor está en el rango de 1,15 ... 1,20 (15-20%).

Las pérdidas de calor previstas están determinadas por las fórmulas:

Qt = V * ΔT * Kp / 860, V = S * H; Dónde:

• V - el volumen de la habitación, metros cúbicos;
• ΔT - diferencia entre la temperatura del aire exterior e interior, ° С;
• Cr - coeficiente de disipación, según el grado de aislamiento térmico del objeto.

El factor de disipación se selecciona en función del tipo de edificio y el grado de su aislamiento térmico.

• Objetos sin aislamiento térmico: hangares, barracones de madera, estructuras de chapa ondulada, etc. - Cr = 3,0 ... 4,0.
• Edificios con un bajo nivel de aislamiento térmico: paredes en un ladrillo, ventanas de madera, tejado de pizarra o hierro - Kr se toma igual en el rango de 2.0 ... 2.9.
• Viviendas con un grado medio de aislamiento térmico: paredes de dos ladrillos, un número reducido de ventanas, un techo estándar, etc. - Cr es 1,0 ... 1,9.
• Edificios modernos y bien aislados: suelo radiante, ventanas de doble acristalamiento, etc. - Cr está en el rango de 0,6 ... 0,9.

Para que al consumidor le resulte más fácil encontrar una caldera de calefacción, muchos fabricantes colocan calculadoras especiales en sus sitios web y sitios web de distribuidores. Con su ayuda, al ingresar la información necesaria en los campos apropiados, es posible con un alto grado de probabilidad determinar para qué área, por ejemplo, está diseñada una caldera de 24 kW.

Como regla general, dicha calculadora calcula de acuerdo con los siguientes datos:

• el valor medio de la temperatura exterior en la semana más fría de la temporada de invierno;
• temperatura del aire dentro del objeto;
• la presencia o ausencia de suministro de agua caliente;
• datos sobre el espesor de paredes y pisos externos;
• materiales a partir de los cuales se fabrican los pisos y las paredes externas;
• altura del techo;
• dimensiones geométricas de todas las paredes externas;
• el número de ventanas, sus tamaños y una descripción detallada;
• información sobre la presencia o ausencia de ventilación forzada.

Después de procesar los datos obtenidos, la calculadora le dará al cliente la potencia requerida de la caldera de calefacción, y también indicará el tipo y marca de la unidad que cumple con la solicitud. En la tabla se muestra un ejemplo de cálculo de una línea de calderas de gas diseñadas para calentar casas de diferentes tamaños:

Nota para la columna 11: Нс - caldera atmosférica suspendida, А - caldera de suelo, Нд - caldera turboalimentada de pared.

De acuerdo con los métodos anteriores, se calcula la potencia de la caldera de gas. Sin embargo, también se pueden utilizar para calcular las características de potencia de las unidades de calentamiento de agua que funcionan con otros tipos de combustible.

Contabilidad de pérdidas de calor

Al comenzar a desarrollar un sistema de calefacción autónomo, es necesario, en primer lugar, averiguar cuánto calor sale a la calle durante las heladas más severas a través de las llamadas estructuras de cerramiento. Estos incluyen paredes, ventanas, piso y techo. Solo determinando la cantidad de pérdida de calor, será posible atender a la selección de una fuente de calor de potencia adecuada. Debe tenerse en cuenta que la pérdida de calor por parte del edificio en la temporada de invierno se produce no solo a través de las estructuras de cerramiento. Una parte importante del calor generado (hasta un 30%) se destina a calentar el aire frío procedente de la calle gracias a la ventilación natural.

La cantidad total de calor necesaria para calentar la habitación está determinada por la fórmula:

Q = Qconstruct + Qairdónde:

• Qconstruct - la cantidad de calor perdido a través de una estructura del mismo tipo, W;
• Qair - la cantidad de calor consumida para calentar el aire procedente de la calle, W.

Al resumir los valores obtenidos como resultado de los cálculos, determinan la carga de calor total en el sistema de calefacción de todo el edificio.

Todas las mediciones se realizan en el exterior del edificio, capturando sus esquinas sin falta. De lo contrario, el cálculo de la pérdida de calor será inexacto.

Existen otras formas de fuga de calor en las habitaciones, por ejemplo, a través de una campana de cocina, puertas y ventanas abiertas, grietas en estructuras, etc. Sin embargo, la cantidad de calor perdido por estos motivos prácticamente no supera el 5% de la pérdida total de calor. y por lo tanto no se tiene en cuenta en los cálculos. ...

Cálculo de la pérdida de calor a través de estructuras de cerramiento.

La complejidad del cálculo radica en que debe realizarse para cada habitación por separado, examinando, midiendo y evaluando cuidadosamente el estado de cada uno de sus elementos adyacentes al entorno. Solo en este caso es posible tener en cuenta todo el calor que sale de la casa.

Con base en los resultados de las mediciones, se determina el área S de cada elemento de las estructuras de cerramiento, que luego se inserta en la fórmula básica para calcular la cantidad de energía térmica perdida:

Qconstr = 1 / R * (Tv-Tn) * S * (1 + Σβ), R = δ / λ; Dónde:

• R - resistencia térmica del material de construcción, cuadrado M. ° С / W;
• δ - conductividad térmica del material de construcción, W / m ° С);
• λ - espesor del material de construcción, m;
• S - el área de la cerca exterior, metros cuadrados;
• televisor - temperatura del aire interior, ° С;
• Tennesse - la temperatura del aire más baja en la temporada de invierno, ° С;
• β - pérdida de calor, que depende de la orientación del edificio.

Si la estructura consta de varios materiales, por ejemplo, una pared de ladrillos con aislamiento, el valor de la resistencia térmica R se calcula por separado para cada uno de estos materiales y luego se suma.

Las pérdidas de calor, según la orientación del edificio, se seleccionan en función de la orientación del elemento de cerramiento:

• hacia el lado norte - β = 0.1;
• al oeste o sureste - β = 0.05;
• hacia el sur o suroeste - β = 0.

El cálculo de las pérdidas de calor a través de los elementos de las estructuras de cerramiento se realiza para cada habitación del edificio, y luego, sumando, se obtiene el valor previsto de las pérdidas de calor totales en él. Después de eso, proceden al cálculo en la habitación contigua. Como resultado del trabajo realizado, el propietario de la casa podrá identificar las formas de máxima fuga de calor y eliminar las causas de su aparición.

Cálculo del calor consumido para calentar el aire de ventilación.

La cantidad de calor que se consume para calentar el aire de ventilación en algunos casos alcanza el 30% de las pérdidas totales de energía térmica. Este es un valor suficientemente grande, que no es práctico ignorar. Para calcular la cantidad de calor que se verá obligado a gastar en calentar el aire de suministro, se utiliza la siguiente fórmula:

Qair = c * m * (Tv-Tn)dónde:

• C - la capacidad calorífica de la mezcla de aire, cuyo valor es 0,28 W / kg ° C;
• metro - caudal másico de aire que entra a la habitación desde la calle, kg.

El caudal másico de aire que ingresa a la habitación desde el exterior se determina asumiendo que el aire se renueva en toda la casa 1 vez por hora.En este caso, sumando los volúmenes de todas las habitaciones, se obtiene el valor volumétrico del flujo de aire. Luego, usando el valor de la densidad del aire, su volumen se convierte en masa. Aquí debe tener en cuenta el hecho de que la densidad del aire depende de su temperatura.

Sustituyendo todos los valores conocidos en la fórmula anterior, se determina la cantidad de calor requerida para calentar el aire de suministro.

Errores comunes

El cálculo de un sistema de calefacción autónomo es un proceso complejo que consta de varios procedimientos paso a paso interrelacionados:

1. Cálculo de pérdidas de calor del objeto.
2. Determinación del régimen de temperatura de las habitaciones individuales y del edificio en su conjunto.
3. Cálculo de la potencia de las baterías de radiadores de calefacción.
4. Cálculo hidráulico del sistema de calefacción.
5. Cálculo de la potencia de la caldera de calefacción.
6. Determinación del volumen total del sistema de calefacción autónomo.

El cálculo térmico de un sistema de calefacción no es un estudio teórico, sino un resultado preciso y razonable, cuya implementación práctica le permitirá seleccionar correctamente todos los componentes necesarios y equipar un sistema de calefacción eficaz que ha estado funcionando sin problemas durante muchos años. .

El principal error que cometen muchos propietarios de casas particulares es ignorar algunas etapas del cálculo. Creen que para resolver el problema, es suficiente elegir una caldera más potente, centrándose solo en los datos de un cálculo aproximado de su potencia sobre el área de la habitación. Este enfoque amenaza con costos operativos innecesarios y, a menudo, conduce al hecho de que la caldera funcionará constantemente, las baterías del radiador estarán calientes y la habitación estará fría. En este caso, es necesario volver al estado original y hacer un cálculo completo del sistema de calefacción. Solo entonces se pueden comenzar a eliminar las deficiencias causadas por errores críticos en los cálculos.