Cálculo da potência de caldeiras de aquecimento para uma casa privada

O conforto das pessoas que ficam dentro de casa, especialmente no inverno, depende muito da temperatura do ar ao seu redor. Portanto, entre as comunicações de engenharia, equipadas em instalações residenciais, o sistema de aquecimento ocupa o primeiro lugar. Em condições urbanas, os problemas de aquecimento de apartamentos são resolvidos na maioria das vezes de forma centralizada, no entanto, em casas particulares, os proprietários têm de equipar sistemas de aquecimento autônomo, cujo principal elemento é uma caldeira de água quente. A eficiência de todo o sistema depende das características técnicas e econômicas deste.

Como calcular a potência da caldeira

A potência de uma caldeira de aquecimento é o principal indicador que caracteriza as suas capacidades associadas ao aquecimento ideal das instalações durante os picos de carga. O principal aqui é calcular corretamente quanto calor é necessário para aquecê-los. Só neste caso será possível escolher a caldeira certa para aquecer uma casa privada em termos de potência.

Para calcular a potência de uma caldeira para uma casa, são utilizados vários métodos, nos quais se toma como base a área ou o volume das divisões aquecidas. Mais recentemente, a potência necessária de uma caldeira de aquecimento foi determinada usando os chamados coeficientes da casa estabelecidos para diferentes tipos de casas dentro (W / m2):

• 130 ... 200 - casas sem isolamento térmico;
• 90 ... 110 - casas com fachada parcialmente isolada;
• 50… 70 - casas construídas com tecnologias do século XXI.

Multiplicando a área da casa pelo coeficiente da casa correspondente, obtivemos a potência necessária da caldeira de aquecimento.

Cálculo da potência da caldeira de acordo com as dimensões geométricas da sala

Você pode calcular aproximadamente a potência da caldeira para aquecer uma casa por sua área. Neste caso, a fórmula é usada:

Wcat = S * Wud / 10Onde:

• Wcat - potência nominal da caldeira, kW;
• S - a área total da sala aquecida, m2;
• Madeira - potência específica da caldeira, que cai a cada 10 m quadrados. área aquecida.

No caso geral, assume-se que, dependendo da região em que a sala está localizada, o valor da potência específica da caldeira é (kW \ sq. M.):

• para as regiões do sul - 0,7 ... 0,9;
• para áreas da faixa do meio - 1,0 ... 1,2;
• para Moscou e a região de Moscou - 1,2 ... 1,5;
• para as regiões do norte - 1,5 ... 2,0.

A fórmula anterior para o cálculo de uma caldeira para aquecimento de uma casa por área é utilizada nos casos em que o aquecimento de água será utilizado apenas para aquecimento de divisões com altura não superior a 2,5 m.

Caso se presuma que será instalada na divisão uma caldeira de circuito duplo que, para além do aquecimento, deve fornecer água quente aos utentes, a potência calculada obtida deve ser aumentada em 25%.

Se a altura das instalações aquecidas ultrapassar 2,5 m, o resultado obtido é corrigido multiplicando-o pelo coeficiente Kv. Kv = N / 2,5, onde N é a altura real da sala, m.

Neste caso, a fórmula final se parece com esta: P = (S * Wsp / 10) * Kv

Este método de cálculo da potência necessária, que deve ter uma caldeira de aquecimento, é adequado para pequenas construções com sótão isolado, presença de isolamento térmico de paredes e janelas (vidros duplos), etc.Em outros casos, o resultado obtido a partir de um cálculo aproximado pode levar ao fato de que a caldeira adquirida não será capaz de operar normalmente. Ao mesmo tempo, a potência excessiva ou insuficiente contribui para o aparecimento de uma série de problemas indesejáveis ​​para o usuário:

• redução dos indicadores técnicos e econômicos da caldeira;
• falha na operação dos sistemas de automação;
• desgaste rápido de peças e componentes;
• condensação na chaminé;
• entupimento da chaminé com produtos da combustão incompleta de combustível, etc .;

Para obter resultados mais precisos, é necessário levar em consideração a quantidade real de perda de calor através dos elementos individuais dos edifícios (janelas, portas, paredes, etc.).

Cálculo atualizado da capacidade da caldeira

O cálculo do sistema de aquecimento, que inclui uma caldeira de aquecimento, deve ser realizado individualmente para cada objeto. Além de suas dimensões geométricas, é importante levar em consideração alguns desses parâmetros:

• a presença de ventilação forçada;
• zona climática;
• disponibilidade de abastecimento de água quente;
• o grau de isolamento de elementos individuais do objeto;
• a presença de um sótão e cave, etc.

Em geral, a fórmula para um cálculo mais preciso da potência da caldeira é a seguinte:

Wcat = Qt * KzapOnde:

• Qt - perda de calor do objeto, kW.
• Kzap - o fator de segurança, por cujo valor se recomenda aumentar a capacidade de projeto do objeto. Como regra, seu valor está na faixa de 1,15 ... 1,20 (15-20%).

As perdas de calor previstas são determinadas pelas fórmulas:

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

• V - o volume da sala, metros cúbicos;
• ΔT - diferença entre a temperatura do ar externo e interno, ° С;
• Cr - coeficiente de dissipação, dependendo do grau de isolamento térmico do objeto.

O fator de dissipação é selecionado com base no tipo de edifício e no grau de isolamento térmico.

• Objetos sem isolamento térmico: hangares, casernas de madeira, estruturas de ferro corrugado, etc. - Cr = 3,0 ... 4,0.
• Edifícios com baixo nível de isolamento térmico: paredes em tijolo, janelas de madeira, telhado de ardósia ou ferro - Kr é considerado igual no intervalo de 2,0 ... 2,9.
• Casas com grau médio de isolamento térmico: paredes de dois tijolos, poucas janelas, telhado normal, etc. - Cr é 1,0 ... 1,9.
• Edifícios modernos e bem isolados: piso radiante, janelas com vidros duplos, etc. - Cr está na faixa de 0,6 ... 0,9.

Para tornar mais fácil para o consumidor encontrar uma caldeira de aquecimento, muitos fabricantes colocam calculadoras especiais em seus sites e sites de revendedores. Com a ajuda deles, inserindo as informações necessárias nos campos apropriados, é possível com um alto grau de probabilidade determinar para qual área, por exemplo, uma caldeira de 24 kW é projetada.

Como regra, essa calculadora calcula de acordo com os seguintes dados:

• o valor médio da temperatura externa na semana mais fria do inverno;
• temperatura do ar dentro do objeto;
• a presença ou ausência de abastecimento de água quente;
• dados sobre a espessura de paredes externas e pisos;
• materiais com os quais os pisos e paredes externas são feitos;
• altura do teto;
• dimensões geométricas de todas as paredes externas;
• o número de janelas, seus tamanhos e uma descrição detalhada;
• informações sobre a presença ou ausência de ventilação forçada.

Após o processamento dos dados obtidos, a calculadora fornecerá ao cliente a potência necessária da caldeira de aquecimento, e também indicará o tipo e marca da unidade que atende ao pedido. Um exemplo de cálculo de uma linha de caldeiras a gás projetadas para aquecer casas de diferentes tamanhos é mostrado na tabela:

Nota para a coluna 11: Нс - caldeira atmosférica suspensa, А - caldeira de chão, Нд - caldeira mural turboalimentada.

De acordo com os métodos acima, a potência da caldeira a gás é calculada. No entanto, eles também podem ser usados ​​para calcular as características de energia de unidades de aquecimento de água operando com outros tipos de combustível.

Contabilidade de perda de calor

Ao começar a desenvolver um sistema de aquecimento autônomo, é necessário antes de tudo saber quanto calor sai para a rua durante as geadas mais severas através das chamadas estruturas de fechamento. Isso inclui paredes, janelas, piso e telhado. Somente determinando a quantidade de perda de calor, será possível atender à seleção de uma fonte de calor de potência adequada. Deve-se ter em mente que a perda de calor do edifício no inverno ocorre não apenas através das estruturas de fechamento. Parte significativa do calor gerado (até 30%) é gasta no aquecimento do ar frio proveniente da rua devido à ventilação natural.

A quantidade total de calor necessária para aquecer a sala é determinada pela fórmula:

Q = Qconstruct + QairOnde:

• Qconstruct - a quantidade de calor perdida por uma estrutura do mesmo tipo, W;
• Qair - a quantidade de calor consumido para aquecer o ar que vem da rua, W.

Somando os valores obtidos em cálculos, eles determinam a carga térmica total sobre o sistema de aquecimento de todo o edifício.

Todas as medições são feitas na parte externa do prédio, capturando seus cantos sem falhas. Caso contrário, o cálculo da perda de calor será impreciso.

Existem outras formas de fuga de calor nos quartos, por exemplo, através de exaustor de cozinha, portas e janelas abertas, fissuras em estruturas, etc. No entanto, a quantidade de calor perdida por estes motivos praticamente não ultrapassa 5% da perda total de calor e, portanto, não é levado em consideração nos cálculos. ...

Cálculo da perda de calor através de estruturas envolventes

A complexidade do cálculo reside no facto de ter de ser efectuado separadamente para cada divisão, examinando, medindo e avaliando cuidadosamente o estado de cada um dos seus elementos adjacentes ao ambiente. Só neste caso é possível levar em consideração todo o calor que sai de casa.

Com base nos resultados das medições, é determinada a área S de cada elemento das estruturas envolventes, que é então inserida na fórmula básica para o cálculo da quantidade de energia térmica perdida:

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

• R - resistência térmica do material de construção, sq. M. ° С / W;
• δ - condutividade térmica do material de construção, W / m ° С);
• λ - espessura do material de construção, m;
• S - a área da cerca externa, sq. M.;
• televisão - temperatura do ar interior, ° С;
• Tn - a temperatura mais baixa do ar no inverno, ° С;
• β - perda de calor, que depende da orientação do edifício.

Se a estrutura for composta por vários materiais, por exemplo, uma parede de tijolos com isolamento, o valor da resistência térmica R é calculado separadamente para cada um desses materiais e, em seguida, somado.

As perdas de calor, dependendo da orientação do edifício, são selecionadas com base em onde o elemento envolvente está orientado:

• para o lado norte - β = 0,1;
• para o oeste ou sudeste - β = 0,05;
• ao sul ou sudoeste - β = 0.

O cálculo das perdas de calor através dos elementos das estruturas de fechamento é realizado para cada cômodo do edifício e, em seguida, somando-os, obtém-se o valor previsto das perdas totais de calor no mesmo. Depois disso, eles procedem ao cálculo na próxima sala. Como resultado das obras realizadas, o dono da casa poderá identificar as formas de vazamento máximo de calor e eliminar as causas de sua ocorrência.

Cálculo do calor consumido para aquecer o ar de ventilação

A quantidade de calor que é consumida para aquecer o ar de ventilação chega, em alguns casos, a 30% do total das perdas de energia térmica. Este é um valor grande o suficiente, o que é impraticável ignorar. Para calcular a quantidade de calor que será forçada a ser gasta no aquecimento do ar fornecido, a seguinte fórmula é usada:

Qair = c * m * (Tv-Tn)Onde:

• c - a capacidade térmica da mistura de ar, cujo valor é de 0,28 W / kg ° C;
• m - taxa de fluxo de massa de ar que entra na sala vindo da rua, kg.

A taxa de fluxo de massa do ar que entra na sala pelo lado de fora é determinada assumindo que o ar é renovado em toda a casa 1 vez por hora.Neste caso, somando os volumes de todas as salas, obtém-se o valor volumétrico do fluxo de ar. Então, usando o valor da densidade do ar, seu volume é convertido em massa. Aqui você precisa levar em consideração o fato de que a densidade do ar depende de sua temperatura.

Substituindo todos os valores conhecidos na fórmula acima, a quantidade de calor necessária para aquecer o ar fornecido é determinada.

Erros comuns

O cálculo de um sistema de aquecimento autônomo é um processo complexo que consiste em vários procedimentos passo a passo inter-relacionados:

1. Cálculo das perdas de calor do objeto.
2. Determinação do regime de temperatura de salas individuais e do edifício como um todo.
3. Cálculo da potência das baterias do radiador de aquecimento.
4. Cálculo hidráulico do sistema de aquecimento.
5. Cálculo da potência da caldeira de aquecimento.
6. Determinação do volume total do sistema de aquecimento autônomo.

O cálculo térmico de um sistema de aquecimento não é um estudo teórico, mas sim um resultado acurado e razoável, cuja implementação prática permitirá selecionar corretamente todos os componentes necessários e equipar um sistema de aquecimento eficaz que esteja funcionando sem problemas por muitos anos .

O principal erro que muitos proprietários de casas particulares cometem é ignorar algumas etapas do cálculo. Eles acreditam que, para resolver o problema, basta escolher uma caldeira mais potente, focando apenas nos dados de um cálculo aproximado de sua potência sobre a área da sala. Esta abordagem ameaça custos operacionais desnecessários e muitas vezes leva ao fato de que a caldeira funcionará constantemente, as baterias do radiador estarão quentes e o ambiente estará frio. Neste caso, é necessário voltar ao estado original e fazer um cálculo completo do sistema de aquecimento. Só então se pode começar a eliminar as deficiências causadas por erros críticos nos cálculos.