Parâmetros e métodos básicos de cálculo de aquecimento

GOST R 54860-2011 regula a necessidade de cálculos ao organizar as comunicações de fornecimento de calor. Antes de organizar a linha, o proprietário deve determinar os parâmetros necessários da caldeira e das baterias. Cálculos de aquecimento também são realizados para estabelecer a eficiência energética do equipamento e a provável perda de calor.

Parâmetros de projeto

A tecnologia de cálculo permite selecionar um sistema de aquecimento adequado em termos de potência e comprimento para uma casa ou apartamento. O cálculo é realizado com base em vários valores iniciais:

• área construída, sua altura do teto ao piso, volume interno;
• o tipo de objeto e a presença de outros edifícios próximos a ele;
• materiais para a construção do telhado, piso e teto;
• o número de aberturas de janelas e portas;
• uso pretendido de partes da casa;
• a duração da estação de aquecimento e a temperatura média em um determinado período;
• características da rosa dos ventos e a geografia da área;
• provável temperatura ambiente;
• especificidades dos pontos de ligação ao abastecimento de gás, eletricidade e água.

O isolamento de portas, janelas e paredes deve ser levado em consideração.

Cálculos por volume de quartos

O cálculo para aquecimento, feito pelo volume da sala, distingue-se pela precisão dos dados. É aconselhável considerá-lo a partir de um exemplo: uma casa de 80 m2 na região de Moscou com pé direito de 3 m, 6 janelas e 2 portas que se abrem para fora. O algoritmo de ações será o seguinte:

1. Cálculo do volume total do edifício. Os parâmetros de cada sala são somados ou o princípio geral é usado - 80x3 = 240 m3.
2. Contando o número de aberturas de saída - 6 janelas + 2 portas = 8.
3. Determinação do coeficiente regional para a região de Moscou, que pertence à zona média da Federação Russa. Será 1,2. O valor para outras regiões pode ser encontrado na tabela.

4. Contando para um chalé. O primeiro valor obtido é multiplicado por 60: 240x60 = 14.400.
5. Multiplicação por correção regional. 14 400x1,2 = 17 280.
6. Multiplicando o número de janelas por 100, portas por 200 e somando o resultado: 6x100 + 2x200 = 1000.
7. Adicionando os dados obtidos nos estágios No. 5 e No. 6: 17 280 + 1000 = 18 280.

A potência do sistema de aquecimento será igual a 18.280 W sem levar em consideração os materiais das paredes de suporte, piso e características de isolamento térmico da casa. Não há correção para ventilação natural nos cálculos, então o resultado será aproximado.

Cálculos por número de andares

Os residentes de um prédio de apartamentos pagam pelos serviços públicos dependendo do número de andares. Quanto mais alta a casa, mais barato é aquecê-la. Por este motivo, o cálculo do sistema de aquecimento está vinculado à altura dos tetos:

• não mais de 2,5 m - coeficiente 1;
• de 3 a 3,5 m - coeficiente 1,05;
• de 3,5 a 4,5 - coeficiente 1,1;
• de 4,5 - coeficiente 2.

Você pode calcular as comunicações usando a fórmula N = (S * H ​​* 41) / COnde:

• N - o número de seções do radiador;
• S é a área da casa;
• C - produção de calor de uma bateria, indicada no passaporte;
• H - a altura da sala;
• 41 watts - calor consumido para aquecimento de 1 m3 (valor empírico).

Os cálculos também levam em consideração o piso da residência, a localização dos quartos, a presença do sótão e o seu isolamento térmico.

Para instalações no primeiro andar de um edifício de três andares, é estabelecido um coeficiente de 0,82.

Seleção de uma caldeira de aquecimento

As unidades de aquecimento, dependendo da finalidade a que se destinam, são de circuito único e circuito duplo, podem ser instaladas na parede ou no chão. As caldeiras também diferem no tipo de combustível.

Modificações de gás

Os fabricantes produzem vários dispositivos, portanto, ao escolher, você deve prestar atenção aos seguintes fatores:

• O objetivo da instalação de comunicações de aquecimento. As opções de circuito único são usadas para aquecimento, as opções de circuito duplo com uma caldeira embutida para 150-180 litros podem fornecer água quente para uma casa e aquecê-la.
• O número de trocadores de calor em um modelo de circuito duplo. O único elemento bitérmico aquece a água como um transportador de calor e um recurso de abastecimento de água quente ao mesmo tempo. Nas versões com dois, o primário de aquecimento é utilizado para aquecimento, o secundário é utilizado para aquecimento do sistema de água quente.
• Material do trocador de calor. O ferro fundido acumula calor por muito tempo e não corrói, o aço é praticamente insensível às oscilações de temperatura.
• Tipo de câmara de combustão. A câmara aberta funciona com tiragem natural, portanto a caldeira necessita de uma sala separada com boa ventilação. A unidade fechada remove os produtos da combustão através de uma chaminé horizontal coaxial.
• Características de ignição. No modo de ignição elétrica, o pavio queimará continuamente, mas o equipamento precisa de eletricidade para funcionar. Os modelos com ignição piezoelétrica são independentes, mas acionados manualmente.

As unidades de condensação de gás com um economizador de água diferem em desempenho, mas a taxa de combustível é quase o dobro.

Modelos elétricos

Os dispositivos são caracterizados por uma operação quase silenciosa, compactação e operação segura. Proprietários de casas e chalés de verão podem comprar modificações:

• Em elementos de aquecimento tubulares. Dispositivos com elementos de aquecimento são adequados para montagem na parede, automatizados, mas muitas vezes quebram devido à escala.
• Nos eletrodos. Pequenos dispositivos conectados a um circuito de duas ou mais baterias. A caldeira é eficiente, equipada com ajustes de temperatura, mas é sensível ao refrigerante.
• Indução. Equipados com sistema de proteção contra superaquecimento, aquecem rapidamente o refrigerante, com eficiência de 97%.

As caldeiras de indução são equipamentos caros.

Unidades combinadas

Eles aquecem qualquer área, podem operar em modo universal e com dois ou três tipos de combustível. O tipo de fonte de alimentação é selecionado pelo usuário:

• combustível sólido + gás;
• combustível sólido + eletricidade;
• gás + eletricidade;
• gás + diesel.

Um tipo de recurso combustível é o principal, o segundo é auxiliar, que não aquece a casa, apenas mantém um regime normal de temperatura.

Caldeiras de combustível sólido

Trabalham com madeira, serragem, carvão, coque, briquetes especiais, distinguem-se pela segurança e facilidade de utilização. Para uma casa particular, você pode retirar as unidades:

• Clássico. Eles funcionam de acordo com o princípio da combustão direta: o forno deve ser abastecido a cada 5-6 horas.
• Pirólise. Eles trabalham com o princípio de pós-combustão dos gases residuais em uma câmara especial. O combustível é carregado a cada 12-14 horas.

Os aparelhos requerem uma chaminé com boa tiragem e são instalados em sala separada. O usuário deve limpar periodicamente a câmara de combustão de fuligem e alcatrão.

Dispositivos de combustível líquido

Eles funcionam com óleo diesel, portanto, são colocados em uma sala separada. A sala da caldeira está equipada com exaustor e sistema de ventilação de alta qualidade. O óleo pesado é armazenado em recipientes lacrados em uma sala separada. Todos os dispositivos de combustível líquido são automatizados, produtivos e têm grande potência.

Características do cálculo das perdas de calor

Na maioria das vezes, o calor depende do material do piso, da superfície do teto, das paredes, do número de aberturas e das características do isolamento. É possível calcular o aquecimento autónomo tendo em conta as perdas de calor numa casa privada usando o exemplo de uma divisão de canto com uma área de 18 m2 e um volume de 24,3 m3. Situa-se no 1º andar, tem pé direito de 2,75 m, bem como 2 paredes exteriores em madeira de 18 cm de espessura com revestimento em gesso cartonado e papel de parede. A sala tem 2 janelas com as dimensões 1,6 x 1,1 m. O pavimento é em madeira, isolado, com subsolo.

Cálculo da área de superfície:

• Parede externa sem janelas - S1 = (6 + 3) x 2,7 - 2 × 1,1 × 1,6 = 20,78 m2.
• Windows - S2 = 2 × 1,1 × 1,6 = 3,52 m2.
• Andar - S3 = 6 × 3 = 18 m2.
• Teto - S4 = 6 × 3 = 18 m2.

Cálculo da perda de calor de superfícies, Q1:

• Parede externa - S1 x 62 = 20,78 x 62 = 1289 W.
• Windows - S2 x 135 = 3 × 135 = 405 W.
• Teto - Q4 = S4 x 27 = 18 × 27 = 486 W.

Cálculo da perda total de calor somando os dados. Q5 = Q + Q2 + Q3 + Q4 = 2810 W.

A perda total de calor de uma sala em um dia frio é -2,81 kW, ou seja, a mesma quantidade de calor é fornecida adicionalmente.

Cálculo hidráulico

Você pode calcular o sistema hidráulico para aquecimento instalado em uma casa particular se souber:

• configuração da linha, tipo de tubulação e acessórios;
• o diâmetro dos tubos nas seções principais;
• parâmetros de pressão em diferentes zonas;
• perda de pressão pelo transportador de calor;
• método de ligação hidráulica dos elementos da rede de aquecimento.

Por exemplo, você pode usar uma linha gravitacional de dois tubos com os seguintes parâmetros:

• carga de calor calculada - 133 kW;
• temperaturas - tg = 750 graus, tо = 600 graus;
• vazão de projeto do refrigerante - 7,6 metros cúbicos por hora;
• método de ligação à caldeira - distribuidor horizontal hidráulico;
• temperatura constante mantida por automação ao longo do ano - 800 graus;
• a presença de um regulador de pressão - na entrada de cada uma das distribuidoras;
• tipo de tubulação - distribuição de metal-plástico, aço para fornecimento de calor.

Para a conveniência dos cálculos, você pode usar vários programas online ou uma calculadora especial. HERZ C.O. 3,5 contagens de acordo com o método de perda de pressão linear, DanfossCO é adequado para sistemas de circulação natural. Ao calcular, você precisa escolher os parâmetros de temperatura - graus Kelvin ou Celsius.

Diâmetro do duto

A diferença entre a temperatura do líquido refrigerante resfriado e quente em um sistema de dois tubos é de 20 graus. A área da sala é de 18 quadrados, os tetos têm 2,7 m de altura, a circulação do aquecimento tipo forçada principal. Os cálculos são feitos assim:

1. Determinação dos dados médios. O consumo de energia é de 1 kW por 30 m3, a reserva de energia térmica é de 20%.
2. Cálculo do volume da sala. 18 x 2,7 = 48,6 m³.
3. Determinação dos custos de energia. 48,6 / 30 = 1,62 kW.
4. Encontrar reservas de energia em climas frios. 1,62x20% = 0,324 kW.
5. Cálculo da potência total. 1,62 + 0,324 = 1,944 kW.

O diâmetro adequado do tubo pode ser encontrado na tabela.

O valor da potência total deve ser escolhido o mais próximo possível do resultado do cálculo.

Parâmetros de pressão

A perda total de pressão é a perda de pressão em cada seção. Este valor é calculado como a soma das perdas por atrito do transportador de calor em movimento e a resistência local. Algoritmo de contagem:

1. Pesquise a pressão local no site usando a fórmula de Darcy-Weisbach.
2. Pesquise o coeficiente de atrito hidráulico usando a fórmula de Alshutl.
3. Usando dados tabulares levando em consideração o material do tubo.

Quilogramas por hora podem ser convertidos em litros por minuto.

Balanceamento hidráulico

O equilíbrio hidráulico é uma etapa necessária para equilibrar as perdas de água. Os cálculos são feitos com base na carga de projeto, resistividade e parâmetros técnicos dos tubos, resistência local das seções. Você também precisará considerar as características de instalação das válvulas.

Algoritmo para calcular a tecnologia de características de resistência:

1. Cálculo das perdas de pressão por 1 kg / h de refrigerante. Eles são medidos em ∆P, Pa e são proporcionais ao quadrado do fluxo de água na seção G, kg / h.
2. Usando o coeficiente de resistência local e a soma de todos os parâmetros.

Informações e pressão dinâmica do tubo podem ser encontradas nas instruções do fabricante.

Características de contagem do número de radiadores

Para calcular o número de elementos radiadores, é necessário levar em consideração o volume do edifício, suas características de projeto, o material das paredes e o tipo de baterias. Por exemplo: uma casa de painéis com um fluxo de calor de 0,041 kW. Você precisa calcular o número de baterias para uma sala de 6x4x2,5 m.

Algoritmo de cálculo:

1. Determinação do volume da sala. 6x4x2,5 = 60 m3.
2. Multiplicando a área da sala pelo fluxo de calor para calcular a quantidade ótima de energia térmica Q. 60 × 0, 041 = 2,46 kW.
3. Pesquise o número de seções N. O resultado do estágio 2 é dividido pela taxa de fluxo de calor de um radiador. 2,46 / 0,16 = 15,375 = 16 seções.
4. Seleção dos parâmetros do radiador na tabela.

A vida útil mais longa de uma linha de ferro fundido é de 10 anos.

Cálculo da potência da caldeira

O cálculo do calor útil para o aquecimento de cada divisão envolve o cálculo da potência da instalação de aquecimento. Tendo aprendido isso, você pode criar um regime de temperatura ideal. A potência da caldeira é calculada pela fórmula W = S x Wud / 10Onde:

• S - indicador da área da sala;
• Madeira - parâmetros de potência específica por 10 metros cúbicos de sala.

O indicador de energia específico depende da região de residência. Pode ser encontrado na tabela:

Um exemplo de cálculo da potência térmica de uma caldeira ligada ao sistema de aquecimento para uma sala de 100 metros quadrados na Região Centro será o seguinte: 100x1,25 / 10 = 12 kW.

Um cálculo aproximado é freqüentemente usado: uma caldeira de 10 kW aquece 100 m2.

Como escolher dispositivos de aquecimento

Em termos de design externo, os dispositivos de aquecimento são semelhantes, mas durante a seleção, as características do design devem ser levadas em consideração.

Dispositivos de convecção

Os aquecedores geram calor rapidamente pela circulação de correntes de ar. Na parte inferior dos convetores existem aberturas para a entrada de ar, dentro do corpo existe um elemento de aquecimento que aquece os fluxos. O equipamento de convecção é:

• Gás - conectado à rede elétrica da casa ou a um cilindro. As unidades são energeticamente eficientes, mas sua instalação deve ser coordenada com as autoridades regulatórias.
• Água - conectada pela parte inferior ou lateral, aquece rapidamente. Os dispositivos não são adequados para salas com tetos altos.
• Elétrica - conectada à rede, tem eficiência de até 95%, baixo ruído. A desvantagem é o alto consumo de energia.

O aquecimento de 10 m2 de área com convetores requer 1 kWh de energia.

Sistemas de radiador

Estão ligados à rede de aquecimento de forma inferior, lateral ou universal. Fabricado a partir dos seguintes materiais:

• O alumínio é leve, aquece rapidamente e consome muito calor.A conexão roscada da válvula de admissão superior é de má qualidade.
• Bimetal - equipado com núcleo de aço e corpo de alumínio. Eles suportam alta pressão, mas são caros.
• Ferro fundido - possui alta capacidade calorífica e longo resfriamento. As desvantagens dos dispositivos incluem aquecimento lento e peso pesado.

As baterias de alumínio não suportam flutuações de pressão e não são adequadas para apartamentos.

Instalações de radiador convectivo

Eles são implementados conectando um piso aquecido a água e radiadores, e são usados ​​em casas de campo em regiões de servidores. Eficaz para aquecimento de cantos ou divisões envidraçadas. Baterias seccionais (4-16 células) ou de painel (uma peça) podem ser instaladas sob as janelas. Pisos quentes no primeiro andar são cobertos com ladrilhos de cerâmica, no segundo - com qualquer material.

Regras de instalação para dispositivos de aquecimento

Os requisitos regulamentares para instalação são detalhados em vários SNiPs e fornecem:

1. Controle de segurança da temperatura do radiador - não mais do que 70 graus.
2. Retirada das baterias a 10 cm da lateral da parede, 6 cm do chão, 5 cm da parte inferior da parede, 2,5 cm do revestimento de gesso.
3. A presença de um fluxo de calor nominal é 60 W menor que o calculado.
4. Fazendo conexões dentro da mesma sala.
5. Disponibilidade de válvulas de ajuste automático em alojamentos e ajustes manuais em banheiros, banheiros, vestiários, armários.
6. Conformidade com a inclinação do revestimento ao longo do movimento do refrigerante por 5-10 mm.
7. Conexão roscada de dispositivos de alumínio e cobre.
8. Enchimento constante do sistema com refrigerante.

Os documentos também observaram a necessidade de inspeção preventiva e limpeza de dispositivos de poeira antes do início do período de aquecimento e uma vez a cada 3-4 meses durante a operação.

O cálculo térmico para comunicações de aquecimento é realizado individualmente. A eficiência energética, a segurança e a facilidade de uso do sistema dependem da exatidão e exatidão dos cálculos.