Cálculo independiente de la carga de calor para calefacción: indicadores horarios y anuales.

¿Cómo optimizar los costes de calefacción? Esta tarea se resuelve solo mediante un enfoque integrado que tiene en cuenta todos los parámetros del sistema, los edificios y las características climáticas de la región. En este caso, el componente más importante es la carga de calor en calefacción: el cálculo de los indicadores horarios y anuales se incluye en el sistema para calcular la eficiencia del sistema.

Por qué necesita conocer este parámetro

¿Cuál es el cálculo de la carga de calor para calefacción? Determina la cantidad óptima de energía térmica para cada habitación y el edificio en su conjunto. Las variables son la potencia de los equipos de calefacción: caldera, radiadores y tuberías. También se tienen en cuenta las pérdidas de calor de la casa.

Idealmente, la salida de calor del sistema de calefacción debería compensar todas las pérdidas de calor y al mismo tiempo mantener un nivel de temperatura agradable. Por lo tanto, antes de calcular la carga de calefacción anual, debe determinar los principales factores que la afectan:

• Características de los elementos estructurales de la vivienda. Las paredes externas, las ventanas, las puertas y el sistema de ventilación afectan el nivel de pérdidas de calor;
• Dimensiones de la casa. Es lógico suponer que cuanto más grande sea la habitación, más intensamente debería funcionar el sistema de calefacción. Un factor importante en esto no es solo el volumen total de cada habitación, sino también el área de las paredes exteriores y las estructuras de las ventanas;
• El clima de la región. Con caídas de temperatura relativamente pequeñas en el exterior, se necesita una pequeña cantidad de energía para compensar las pérdidas de calor. Esos. la carga de calefacción máxima por hora depende directamente del grado de caída de temperatura en un cierto período de tiempo y del valor medio anual para la temporada de calefacción.

Teniendo en cuenta estos factores, se compila el modo térmico óptimo del sistema de calefacción. Resumiendo todo lo anterior, podemos decir que la determinación de la carga térmica en calefacción es necesaria para reducir el consumo energético y mantener el nivel óptimo de calefacción en las instalaciones de la casa.

Para calcular la carga de calefacción óptima según los indicadores agregados, debe conocer el volumen exacto del edificio. Es importante recordar que esta técnica fue desarrollada para grandes estructuras, por lo que el error de cálculo será grande.

Elección del método de cálculo

Antes de calcular la carga de calefacción de acuerdo con indicadores ampliados o con una mayor precisión, es necesario conocer las condiciones de temperatura recomendadas para un edificio residencial.

Al calcular las características de calefacción, uno debe guiarse por las normas de SanPiN 2.1.2.2645-10. Según los datos de la tabla, en cada habitación de la casa es necesario garantizar el modo de calefacción de temperatura óptima.

Los métodos mediante los cuales se lleva a cabo el cálculo de la carga de calefacción por hora pueden tener diversos grados de precisión. En algunos casos, se recomienda utilizar cálculos bastante complejos, por lo que el error será mínimo. Si la optimización de los costos de energía no es una prioridad en el diseño de la calefacción, se pueden utilizar esquemas menos precisos.

Al calcular la carga de calefacción por hora, se debe tener en cuenta el cambio diario en la temperatura exterior. Para mejorar la precisión del cálculo, debe conocer las características técnicas del edificio.

Formas sencillas de calcular la carga de calor

Cualquier cálculo de la carga térmica es necesario para optimizar los parámetros del sistema de calefacción o mejorar las características de aislamiento térmico de la casa. Después de su finalización, se seleccionan ciertos métodos para regular la carga de calor de la calefacción. Considere los métodos fáciles de usar para calcular este parámetro del sistema de calefacción.

Dependencia de la potencia de calefacción en el área.

Para una casa con habitaciones de tamaño estándar, alturas de techo y buen aislamiento térmico, se puede aplicar una relación conocida entre el área de la habitación y la salida de calor requerida. En este caso, 10 m² necesitarán generar 1 kW de calor. Al resultado obtenido, debe aplicar un factor de corrección en función de la zona climática.

Supongamos que la casa está ubicada en la región de Moscú. Su superficie total es de 150 m². En este caso, la carga de calor por hora para calefacción será igual a:

15 * 1 = 15 kW / hora

La principal desventaja de este método es su gran error. El cálculo no tiene en cuenta los cambios en los factores climáticos, así como las características del edificio: resistencia a la transferencia de calor de las paredes, ventanas. Por lo tanto, no se recomienda su uso en la práctica.

Cálculo agregado de la carga térmica de un edificio.

El cálculo ampliado de la carga de calefacción se caracteriza por resultados más precisos. Inicialmente, se utilizó para el cálculo preliminar de este parámetro cuando era imposible determinar las características exactas del edificio. La fórmula general para determinar la carga de calor para calefacción se presenta a continuación:

Dónde q ° - características térmicas específicas de la estructura. Los valores deben tomarse de la tabla correspondiente,pero - el factor de corrección mencionado anteriormente,Vн - el volumen exterior del edificio, m³,TVn y Tnro - valores de temperatura dentro y fuera de la casa.

Suponga que desea calcular la carga máxima de calefacción por hora en una casa con un volumen de 480 m³ a lo largo de las paredes exteriores (área de 160 m², casa de dos plantas). En este caso, la característica térmica será igual a 0,49 W / m³ * C. Factor de corrección a = 1 (para la región de Moscú). La temperatura óptima dentro de la vivienda (Tvn) debe ser de + 22 ° C. La temperatura exterior será de -15 ° C. Usemos la fórmula para calcular la carga de calefacción por hora:

Q = 0,49 * 1 * 480 (22 + 15) = 9,408 kW

En comparación con el cálculo anterior, el valor resultante es menor. Sin embargo, tiene en cuenta factores importantes: la temperatura dentro de la habitación, en el exterior, el volumen total del edificio. Se pueden realizar cálculos similares para cada habitación. El método de cálculo de la carga de calefacción de acuerdo con los indicadores ampliados permite determinar la potencia óptima para cada radiador en una habitación separada. Para un cálculo más preciso, necesita conocer los valores de temperatura promedio para una región en particular.

Este método de cálculo se puede utilizar para calcular la carga de calor por hora para calefacción. Sin embargo, los resultados obtenidos no darán un valor óptimo de la pérdida de calor del edificio.

Cálculos precisos de carga de calor

Pero aún así, este cálculo de la carga de calor óptima para calefacción no proporciona la precisión de cálculo requerida. No tiene en cuenta el parámetro más importante: las características del edificio. El principal es la resistencia a la transferencia de calor, el material para la fabricación de elementos individuales de la casa: paredes, ventanas, techo y piso. Son ellos quienes determinan el grado de conservación de la energía térmica recibida del portador de calor del sistema de calefacción.

¿Qué es la resistencia a la transferencia de calor (R)? Este es el recíproco de la conductividad térmica (λ) - la capacidad de la estructura del material para transferir energía térmica. Esos. cuanto mayor sea el valor de conductividad térmica, mayor será la pérdida de calor. Para calcular la carga térmica anual, no puede utilizar este valor, ya que no tiene en cuenta el grosor del material (D). Por lo tanto, los expertos utilizan el parámetro resistencia a la transferencia de calor, que se calcula utilizando la siguiente fórmula:

R = d / λ

Cálculo para paredes y ventanas.

Existen valores normalizados de la resistencia a la transferencia de calor de las paredes, que dependen directamente de la región donde se encuentra la casa.

A diferencia del cálculo de la carga de calefacción agregada, primero debe calcular la resistencia a la transferencia de calor para las paredes exteriores, las ventanas, la planta baja y el piso del ático. Tomemos como base las siguientes características de la casa:

• Área de la pared - 280 m²... Incluye ventanas - 40 m²;
• Material de la pared: ladrillo macizo (λ = 0,56). Espesor de la pared externa - 0,36 metros... En base a esto, calculamos la resistencia de la transmisión de TV: R = 0,36 / 0,56 = 0,64 m2 * С / W;
• Para mejorar las propiedades de aislamiento térmico, se instaló un aislamiento externo: poliestireno expandido con un espesor 100 mm... Para él λ = 0,036... Respectivamente R = 0,1 / 0,036 = 2,72 m2 * C / W;
• Valor total R para paredes externas es 0,64+2,72= 3,36 que es un muy buen indicador del aislamiento térmico de una casa;
• Resistencia a la transferencia de calor de las ventanas - 0,75 m² * С / W (doble acristalamiento con relleno de argón).

De hecho, las pérdidas de calor a través de las paredes serán:

(1 / 3.36) * 240 + (1 / 0.75) * 40 = 124 W a una diferencia de temperatura de 1 ° C

Tomamos los indicadores de temperatura de la misma manera que para el cálculo agregado de la carga de calefacción + 22 ° С en interiores y -15 ° С en exteriores. El cálculo adicional debe realizarse de acuerdo con la siguiente fórmula:

124 * (22 + 15) = 4,96 kWh

Cálculo de ventilación

Entonces es necesario calcular las pérdidas de ventilación. El volumen total de aire en el edificio es de 480 m³. Además, su densidad es aproximadamente igual a 1,24 kg / m³. Esos. su masa es de 595 kg. En promedio, el aire se renueva cinco veces al día (24 horas). En este caso, para calcular la carga máxima por hora para calefacción, debe calcular las pérdidas de calor por ventilación:

(480 * 40 * 5) / 24 = 4000 kJ o 1,11 kW / hora

Resumiendo todos los indicadores obtenidos, puede encontrar la pérdida total de calor de la casa:

4,96 + 1,11 = 6,07 kWh

De esta manera, se determina la carga térmica máxima exacta. El valor resultante depende directamente de la temperatura exterior. Por lo tanto, para calcular la carga anual en el sistema de calefacción, es necesario tener en cuenta los cambios en las condiciones climáticas. Si la temperatura media durante la temporada de calefacción es de -7 ° C, la carga total de calefacción será igual a:

(124 * (22 + 7) + ((480 * (22 + 7) * 5) / 24)) / 3600) * 24 * 150 (días de la temporada de calefacción) = 15843 kW

Al cambiar los valores de temperatura, puede realizar un cálculo preciso de la carga de calor para cualquier sistema de calefacción.

A los resultados obtenidos, debe agregar el valor de la pérdida de calor a través del techo y el piso. Esto se puede hacer con un factor de corrección de 1,2 - 6,07 * 1,2 = 7,3 kWh.

El valor resultante indica los costos reales del portador de energía durante el funcionamiento del sistema. Hay varias formas de regular la carga de calefacción. El más efectivo de ellos es reducir la temperatura en habitaciones donde no hay presencia constante de residentes. Esto se puede hacer usando termostatos y sensores de temperatura instalados. Pero al mismo tiempo, se debe instalar un sistema de calefacción de dos tubos en el edificio.

Para calcular el valor exacto de la pérdida de calor, puede utilizar el software Valtec especializado. El material de video muestra un ejemplo de cómo trabajar con él.