Cálculo independente da carga de calor para aquecimento: indicadores horários e anuais

Como otimizar os custos de aquecimento? Essa tarefa é resolvida apenas por uma abordagem integrada que leva em consideração todos os parâmetros do sistema, edifícios e características climáticas da região. Neste caso, o componente mais importante é a carga térmica no aquecimento: o cálculo dos indicadores horários e anuais está incluído no sistema para o cálculo da eficiência do sistema.

Por que você precisa saber este parâmetro

Qual é o cálculo da carga de calor para aquecimento? Ele determina a quantidade ideal de energia térmica para cada cômodo e para o edifício como um todo. As variáveis ​​são a potência do equipamento de aquecimento - caldeira, radiadores e dutos. As perdas de calor da casa também são levadas em consideração.

Idealmente, a saída de calor do sistema de aquecimento deve compensar todas as perdas de calor e, ao mesmo tempo, manter um nível de temperatura confortável. Portanto, antes de calcular a carga de aquecimento anual, você precisa determinar os principais fatores que a afetam:

• Características dos elementos estruturais da casa. Paredes externas, janelas, portas, sistema de ventilação afetam o nível de perdas de calor;
• Dimensões da casa. É lógico supor que quanto maior a sala, mais intensamente o sistema de aquecimento deve funcionar. Um fator importante nisso não é apenas o volume total de cada cômodo, mas também a área das paredes externas e estruturas das janelas;
• O clima da região. Com quedas relativamente pequenas na temperatura externa, uma pequena quantidade de energia é necessária para compensar as perdas de calor. Aqueles. a carga máxima de aquecimento por hora depende diretamente do grau de queda da temperatura em um determinado período de tempo e do valor médio anual para a estação de aquecimento.

Levando esses fatores em consideração, o modo térmico ideal do sistema de aquecimento é compilado. Resumindo tudo o que foi exposto, podemos dizer que a determinação da carga de calor no aquecimento é necessária para reduzir o consumo de energia e manter o nível ideal de aquecimento nas dependências da casa.

Para calcular a carga de aquecimento ideal com base em indicadores agregados, você precisa saber o volume exato do edifício. É importante lembrar que esta técnica foi desenvolvida para estruturas grandes, portanto o erro de cálculo será grande.

Escolha do método de cálculo

Antes de calcular a carga de aquecimento de acordo com indicadores ampliados ou com maior precisão, é necessário descobrir as condições de temperatura recomendadas para um edifício residencial.

No cálculo das características de aquecimento, deve-se seguir as normas do SanPiN 2.1.2.2645-10. Com base nos dados da tabela, em cada divisão da casa é necessário garantir o modo de aquecimento ideal de temperatura.

Os métodos pelos quais o cálculo da carga de aquecimento por hora é realizado podem ter vários graus de precisão. Em alguns casos, é recomendável usar cálculos bastante complexos, como resultado dos quais o erro será mínimo. Se a otimização dos custos de energia não for uma prioridade no projeto de aquecimento, esquemas menos precisos podem ser usados.

Ao calcular a carga de aquecimento por hora, a mudança diária na temperatura externa deve ser levada em consideração. Para melhorar a precisão do cálculo, você precisa conhecer as características técnicas do edifício.

Maneiras simples de calcular a carga de calor

Qualquer cálculo da carga de calor é necessário para otimizar os parâmetros do sistema de aquecimento ou melhorar as características de isolamento térmico da casa. Após sua conclusão, certos métodos de regular a carga de calor do aquecimento são selecionados. Considere os métodos fáceis de usar para calcular este parâmetro do sistema de aquecimento.

Dependência da potência de aquecimento na área

Para uma casa com tamanhos de cômodos padrão, alturas de teto e bom isolamento térmico, pode ser aplicada uma relação conhecida entre a área do cômodo e a saída de calor necessária. Nesse caso, 10 m² precisarão gerar 1 kW de calor. Para o resultado obtido, é necessário aplicar um fator de correção em função da zona climática.

Vamos supor que a casa esteja localizada na região de Moscou. Sua área total é de 150 m². Neste caso, a carga de calor por hora para aquecimento será igual a:

15 * 1 = 15 kW / hora

A principal desvantagem desse método é seu grande erro. O cálculo não leva em conta as mudanças nos fatores climáticos, bem como nas características do edifício - resistência à transferência de calor de paredes, janelas. Portanto, não é recomendado usá-lo na prática.

Cálculo agregado da carga térmica de um edifício

O cálculo ampliado da carga de aquecimento é caracterizado por resultados mais precisos. Inicialmente, foi utilizado para calcular preliminarmente este parâmetro, quando era impossível determinar as características exatas do edifício. A fórmula geral para determinar a carga de calor para aquecimento é apresentada a seguir:

Onde q ° - características térmicas específicas da estrutura. Os valores devem ser retirados da tabela correspondente,mas - o fator de correção mencionado acima,Vн - o volume externo do edifício, m³,TVn e Tnro - valores de temperatura dentro e fora de casa.

Suponha que você queira calcular a carga máxima de aquecimento por hora em uma casa com um volume de 480 m³ ao longo das paredes externas (área de 160 m², casa de dois andares). Nesse caso, a característica térmica será igual a 0,49 W / m³ * C. Fator de correção a = 1 (para a região de Moscou). A temperatura ótima dentro da residência (Tvn) deve ser de + 22 ° C. A temperatura externa será de -15 ° C. Vamos usar a fórmula para calcular a carga de aquecimento por hora:

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

Em comparação com o cálculo anterior, o valor resultante é menor. No entanto, leva em consideração fatores importantes - a temperatura dentro da sala, fora, o volume total do edifício. Cálculos semelhantes podem ser feitos para cada quarto. O método de cálculo da carga de aquecimento de acordo com os indicadores ampliados permite determinar a potência ideal para cada radiador em uma sala separada. Para um cálculo mais preciso, você precisa saber os valores médios de temperatura para uma determinada região.

Este método de cálculo pode ser usado para calcular a carga de calor por hora para aquecimento. No entanto, os resultados obtidos não fornecem um valor idealmente preciso da perda de calor do edifício.

Cálculos precisos de carga de calor

Mesmo assim, este cálculo da carga de calor ideal para aquecimento não fornece a precisão de cálculo necessária. Não leva em consideração o parâmetro mais importante - as características do edifício. O principal deles é a resistência à transferência de calor, material para a fabricação dos elementos individuais da casa - paredes, janelas, teto e piso. São eles que determinam o grau de conservação da energia térmica recebida do portador de calor do sistema de aquecimento.

O que é resistência à transferência de calor (R)? Este é o recíproco da condutividade térmica (λ) - a capacidade da estrutura do material de transferir energia térmica. Aqueles. quanto maior for o valor da condutividade térmica, maior será a perda de calor. Para calcular a carga de aquecimento anual, você não pode usar este valor, uma vez que não leva em consideração a espessura do material (d) Portanto, os especialistas usam o parâmetro de resistência à transferência de calor, que é calculado usando a seguinte fórmula:

R = d / λ

Cálculo para paredes e janelas

Existem valores normalizados de resistência à transferência de calor das paredes, que dependem diretamente da região onde a casa está localizada.

Em contraste com o cálculo da carga de aquecimento agregada, você primeiro precisa calcular a resistência de transferência de calor para as paredes externas, janelas, térreo e sótão. Vamos tomar as seguintes características da casa como base:

• Área da parede - 280 m²... Inclui janelas - 40 m²;
• Material da parede - tijolo maciço (λ = 0,56) Espessura da parede externa - 0,36 m... Com base nisso, calculamos a resistência da transmissão de TV - R = 0,36 / 0,56 = 0,64 m2 * С / W;
• Para melhorar as propriedades de isolamento térmico, um isolamento externo foi instalado - poliestireno expandido com uma espessura 100 mm... Para ele λ = 0,036... Respectivamente R = 0,1 / 0,036 = 2,72 m2 * C / W;
• Valor total R para paredes externas é 0,64+2,72= 3,36 que é um indicador muito bom do isolamento térmico de uma casa;
• Resistência de transferência de calor de janelas - 0,75 m² * С / W (vidros duplos com enchimento de árgon).

Na verdade, as perdas de calor pelas paredes serão:

(1 / 3,36) * 240 + (1 / 0,75) * 40 = 124 W a uma diferença de temperatura de 1 ° C

Tomamos os indicadores de temperatura da mesma forma que para o cálculo agregado da carga de aquecimento + 22 ° C em ambientes internos e -15 ° C em ambientes externos. Outros cálculos devem ser feitos de acordo com a seguinte fórmula:

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

Cálculo de ventilação

Em seguida, é necessário calcular as perdas de ventilação. O volume total de ar no edifício é de 480 m³. Além disso, sua densidade é aproximadamente igual a 1,24 kg / m³. Aqueles. sua massa é 595 kg. Em média, o ar é renovado cinco vezes por dia (24 horas). Neste caso, para calcular a carga horária máxima para aquecimento, você precisa calcular as perdas de calor para ventilação:

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

Resumindo todos os indicadores obtidos, você pode encontrar a perda total de calor da casa:

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

Desta forma, a carga de aquecimento máxima exata é determinada. O valor resultante depende diretamente da temperatura externa. Portanto, para calcular a carga anual do sistema de aquecimento, é necessário levar em consideração as mudanças nas condições climáticas. Se a temperatura média durante a estação de aquecimento for de -7 ° C, a carga de aquecimento total será igual a:

(124 * (22 + 7) + ((480 * (22 + 7) * 5) / 24)) / 3600) * 24 * 150 (dias da estação de aquecimento) = 15843 kW

Ao alterar os valores de temperatura, você pode fazer um cálculo preciso da carga de calor para qualquer sistema de aquecimento.

Aos resultados obtidos, é necessário adicionar o valor da perda de calor pelo telhado e pelo piso. Isso pode ser feito com um fator de correção de 1,2 - 6,07 * 1,2 = 7,3 kWh.

O valor resultante indica os custos reais do portador de energia durante a operação do sistema. Existem várias maneiras de regular a carga de aquecimento. O mais eficaz deles é reduzir a temperatura em ambientes onde não haja presença constante de residentes. Isso pode ser feito usando termostatos e sensores de temperatura instalados. Mas, ao mesmo tempo, um sistema de aquecimento de dois tubos deve ser instalado no edifício.

Para calcular o valor exato da perda de calor, você pode usar o software especializado Valtec. O material de vídeo mostra um exemplo de como trabalhar com isso.