- Pérdida de calor de una casa particular.
- Cálculo de la potencia de la caldera de calefacción.
- La elección de los radiadores.
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
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Calentar una casa privada es un elemento necesario de una vivienda confortable. De acuerdo en que la disposición del complejo de calefacción se debe abordar con cuidado, porque los errores son caros ¿Pero nunca has hecho tales cálculos y no sabes cómo realizarlos correctamente?
Le ayudaremos: en nuestro artículo examinaremos en detalle cómo se realiza el cálculo del sistema de calefacción de una casa privada para compensar efectivamente las pérdidas de calor en los meses de invierno.
Démosle ejemplos concretos, agregando fotografías de material y consejos de video útiles, así como tablas actualizadas con indicadores y coeficientes necesarios para los cálculos.
Pérdida de calor de una casa particular.
El edificio pierde calor debido a la diferencia en la temperatura del aire dentro y fuera de la casa. La pérdida de calor es mayor, cuanto más significativa es el área de las estructuras de cerramiento del edificio (ventanas, techo, paredes, sótano).
Además, la pérdida de energía térmica asociada con los materiales de las estructuras de cerramiento y sus tamaños. Por ejemplo, la pérdida de calor de las paredes delgadas es más que gruesa.
El objetivo principal del cálculo de calefacción es la elección competente de una unidad de calefacción que puede compensar la pérdida de calor durante el período frío del año. 
Para seleccionar el equipo de potencia necesario, las pérdidas de calor se acumulan a través de la envoltura del edificio. 
Los cálculos tienen en cuenta la fuga de calor a través de los marcos de las ventanas y las hojas de las puertas que se ajustan con holgura, así como la energía necesaria para calentar el aire entrante 
Para habitaciones con ventilación mecánica organizada, que llevan a cabo la mezcla de aire fresco desde el exterior, se tiene en cuenta la necesidad de consumo de energía para su calefacción. 
Si está previsto utilizar una caldera de doble circuito como la unidad principal de calefacción y calentamiento de agua para el sistema de ACS, la energía necesaria para esta tarea se tiene en cuenta en los cálculos. 
Los cálculos realizados de manera competente necesariamente tienen en cuenta el tipo de combustible y su eficiencia energética. 
Todos los cálculos se ajustan con referencia al método de disposición de los circuitos de calefacción, con la instalación oculta del sistema, se debe tener en cuenta el calentamiento de las estructuras del edificio. 
Cuando se calcula un esquema de calentamiento abierto que se comunica directamente con la atmósfera a través de un tanque de expansión abierto, las pérdidas de energía se tienen necesariamente en cuenta cuando el refrigerante se enfría.
El cálculo eficiente de la calefacción para una casa privada necesariamente tiene en cuenta los materiales utilizados en la construcción de muros.
Por ejemplo, con el mismo grosor de una pared de madera y ladrillo, el calor se conduce con diferente intensidad; las pérdidas de calor a través de estructuras de madera van más lentas. Algunos materiales transmiten mejor el calor (metal, ladrillo, concreto), otros peores (madera, lana mineral, espuma de poliestireno).
La atmósfera dentro del edificio residencial está conectada indirectamente con el ambiente de aire externo. Las aberturas de las paredes, ventanas y puertas, el techo y los cimientos en el invierno transfieren el calor de la casa al exterior, y en su lugar suministran frío. Ellos representan el 70-90% de la pérdida total de calor de la casa.
Las paredes, el techo, las ventanas y las puertas dejan salir el calor en el invierno. El generador de imágenes mostrará claramente la fuga de calor.
La constante fuga de energía térmica durante la temporada de calefacción también se produce a través de la ventilación y las aguas residuales.
Al calcular la pérdida de calor de la construcción de viviendas individuales, estos datos generalmente no se tienen en cuenta. Pero la inclusión de la pérdida de calor a través de los sistemas de alcantarillado y ventilación en el cálculo general del calor de la casa es la solución correcta.
El sistema de aislamiento térmico adecuadamente dispuesto puede reducir significativamente las fugas de calor que pasan a través de las estructuras del edificio, las aberturas de puertas / ventanas
Es imposible calcular el circuito de calefacción autónomo de una casa de campo sin evaluar la pérdida de calor de sus estructuras de cerramiento. Más precisamente, no será posible determinar la potencia de la caldera de calefacción, suficiente para calentar la casa de campo en las heladas más severas.
El análisis del consumo real de energía térmica a través de las paredes le permitirá comparar el costo del equipo y el combustible de la caldera con el costo de aislamiento de las estructuras de cerramiento.
Después de todo, cuanto más eficiente es la energía de la casa, es decir, Cuanto menos calor pierda en los meses de invierno, menor será el costo de comprar combustible.
Para un cálculo adecuado del sistema de calefacción se necesitará un coeficiente de conductividad térmica de los materiales de construcción comunes.
Tabla de valores de conductividad térmica de diversos materiales de construcción, que se utiliza con mayor frecuencia cuando se erige
Cálculo de la pérdida de calor a través de las paredes.
Usando el ejemplo de una casa de campo condicional de dos pisos, calculamos las pérdidas de calor a través de las estructuras de sus muros.
Línea de base:
- “caja” cuadrada con paredes frontales de 12 m de ancho y 7 m de alto;
- en las paredes de 16 aberturas, el área de cada 2, 5 m 2 ;
- material de la pared frontal - cerámica de ladrillo sólido;
- espesor de la pared - 2 ladrillos.
A continuación, calcularemos el grupo de indicadores, del cual se forma el valor total de la pérdida de calor a través de las paredes.
Indicador de resistencia al calor
Para averiguar el índice de resistencia de transferencia de calor para una pared de fachada, es necesario dividir el espesor del material de la pared por su coeficiente de conductividad térmica.
Para varios materiales de construcción, los datos de conductividad térmica se presentan en las imágenes de arriba y abajo.
Para cálculos precisos, se requiere el coeficiente de conductividad térmica de los materiales aislantes del calor utilizados en la construcción.
Nuestro muro convencional está construido de ladrillo cerámico, cuyo coeficiente de conductividad térmica es de 0.56 W / m · o C. Su espesor, teniendo en cuenta la mampostería en el TsPR, es de 0.51 m.
0.51: 0.56 = 0.91 W / m 2 × o C
El resultado de la división se redondea a dos lugares decimales, no hay necesidad de datos más precisos sobre la resistencia de transferencia de calor.
Área de la pared exterior
Como se eligió un edificio cuadrado como ejemplo, el área de sus paredes se determina multiplicando el ancho por la altura de una pared, luego por el número de paredes externas:
12 · 7 · 4 = 336 m 2
Así, conocemos la zona de los muros de fachada. Pero ¿qué pasa con las aberturas de ventanas y puertas que ocupan en conjunto 40 m2 (2.5 · 16 = 40 m 2 ) de la pared de la fachada, necesita tenerlas en cuenta?
De hecho, cómo calcular correctamente el calentamiento autónomo en una casa de madera sin tener en cuenta la resistencia de transferencia de calor de las estructuras de puertas y ventanas.
El coeficiente de conductividad térmica de los materiales de aislamiento térmico utilizados para el aislamiento de muros de carga.
Si necesita calcular la pérdida de calor de un edificio grande o una casa cálida (eficiencia energética), sí, teniendo en cuenta los coeficientes de transferencia de calor de los marcos de ventanas y puertas de entrada cuando el cálculo sea correcto.
Sin embargo, para los edificios de poca altura, IZHS construidos con materiales tradicionales, las aberturas de puertas y ventanas se pueden descuidar. Es decir No quite su área del área total de las paredes de la fachada.
Pérdida de calor total de la pared
Descubrimos la pérdida de calor de la pared desde su metro cuadrado a una diferencia de uno y dos grados dentro y fuera de la casa.
Para hacer esto, dividimos la unidad por la resistencia de transferencia de calor de la pared, calculada anteriormente:
1: 0.91 = 1.09 W / m 2 · o C
Al conocer la pérdida de calor del metro cuadrado del perímetro de las paredes externas, se puede determinar la pérdida de calor a ciertas temperaturas de la calle.
Por ejemplo, si la temperatura en una cabaña es de +20 o C, y en la calle -17 o C, la diferencia de temperatura será de 20 + 17 = 37 o C. En esta situación, la pérdida total de calor de las paredes de nuestra casa condicional será:
0.91 · 336 · 37 = 11313 W,
Donde: 0.91 - resistencia a la transferencia de calor por metro cuadrado de pared; 336 - el área de las paredes frontales; 37 - la diferencia de temperatura entre la habitación y el ambiente exterior.
Coeficiente de conductividad del calor de los materiales aislantes del calor utilizados para el aislamiento de pisos y paredes, para el raspado de pisos secos y las paredes de nivelación
Permítanos recalcular el valor obtenido de las pérdidas de calor en kilovatios-hora, que son más convenientes para la percepción y los cálculos subsiguientes de la potencia del sistema de calefacción.
Pérdida de calor de la pared en kilovatios-hora
Primero, averigüe cuánta energía térmica atraviesa las paredes en una hora con una diferencia de temperatura de 37 o C.
Le recordamos que el cálculo se realiza para una casa con características de diseño que se seleccionan condicionalmente para la demostración y los cálculos de demostración:
11313 · 1: 1000 = 11.313 kW · h,
Donde: 11313 es el valor de pérdida de calor obtenido anteriormente; 1 hora 1000 es el número de vatios por kilovatio.
El coeficiente de conductividad térmica de los materiales de construcción utilizados para el aislamiento de paredes y techos.
Para calcular la pérdida de calor por día, el valor resultante de la pérdida de calor por hora se multiplica por 24 horas:
11.313 · 24 = 271.512 kW · h
Para mayor claridad, averigüemos la pérdida de calor durante la temporada de calefacción completa:
7 · 30 · 271.512 = 57017.52 kW · h,
Donde: 7 - el número de meses en la temporada de calefacción; 30 - el número de días en el mes; 271, 512 - Pérdida diaria de calor de las paredes.
Por lo tanto, la pérdida de calor calculada de una casa con las características de la envolvente del edificio elegidas anteriormente será de 57017.52 kWh durante los siete meses de la temporada de calefacción.
Contabilización de los efectos de la ventilación de una vivienda particular.
El cálculo de las pérdidas de calor por ventilación durante la temporada de calefacción como ejemplo se llevará a cabo para una casa de campo condicional de forma cuadrada, con una pared de 12 metros de ancho y 7 metros de altura.
Excluyendo muebles y paredes interiores, el volumen interno del ambiente en este edificio será:
12 · 12 · 7 = 1008 m 3
A una temperatura del aire de +20 o C (norma durante la temporada de calefacción), su densidad es igual a 1.2047 kg / m 3, y la capacidad calorífica específica es 1.005 kJ / (kg · o C).
Calcula la masa del ambiente en la casa:
1008 · 1.2047 = 1214.34 kg,
Donde: 1008 - el volumen de la atmósfera del hogar; 1.2047 - Densidad del aire a t +20 o C.
La tabla con el valor del coeficiente de conductividad térmica de los materiales que puede requerirse al realizar cálculos precisos
Supongamos un cambio de cinco veces el volumen de aire en los locales de la casa. Tenga en cuenta que la necesidad exacta de entrada de aire fresco depende del número de residentes de la casa de campo.
Con una diferencia de temperatura promedio entre la casa y la calle durante la temporada de calefacción, igual a 27 o C (20 o C en el hogar -7 o C en atmósfera externa) por un día para calentar el aire frío entrante, se necesita energía térmica:
5 · 27 · 1214.34 · 1, 005 = 164755, 58 kJ,
Donde: 5 - el número de cambios de aire en los locales; 27 - diferencia de temperatura entre el ambiente de la habitación y la calle; 1214.34 - densidad del aire a t +20 o C; 1.005 - Calor específico del aire.
Traducimos kilojulios a kilovatios-hora, dividiendo el valor por el número de kilojulios por kilovatio-hora (3600):
164755.58: 3600 = 45.76 kWh
Habiendo averiguado el costo de la energía térmica para calentar el aire en la casa cuando se reemplaza cinco veces a través de la ventilación de aire fresco, es posible calcular las pérdidas de calor del "aire" durante la temporada de calefacción de siete meses:
7 · 30 · 45.76 = 9609.6 kW · h,
Donde: 7 - el número de meses "calentados"; 30 es el número promedio de días en un mes; 45.76 - el costo diario de la energía térmica para calentar el suministro de aire.
Los costos de energía de la ventilación (infiltración) son inevitables, ya que la renovación del aire en las habitaciones de la casa es vital.
Las necesidades de calefacción de una atmósfera de aire reemplazable en una casa deben calcularse, resumirse con la pérdida de calor a través de estructuras de muros y tener en cuenta al elegir una caldera de calefacción. Existe otro tipo de energía térmica, esta última, la pérdida de calor del alcantarillado.
Costos energéticos para la preparación de ACS.
Si durante los meses cálidos sale agua fría del grifo a la casa de campo, durante la temporada de calefacción hace frío, con una temperatura que no supera los 5 ° C. Es imposible bañarse, lavar los platos y lavar los platos sin calentar el agua.
El agua recolectada en el tanque del inodoro entra en contacto a través de las paredes con la atmósfera del hogar, y toma algo de calor. ¿Qué sucede con el agua calentada al quemar el combustible libre y no gastado en las necesidades domésticas? Se drena en la alcantarilla.
Caldera de doble circuito con caldera de calefacción indirecta, utilizada tanto para calentar el transportador de calor como para suministrar agua caliente al circuito construido para ello.
Considere un ejemplo. Una familia de tres, supongo, consume 17 m 3 de agua por mes. 1000 kg / m 3 es la densidad del agua y 4.183 kJ / kg · o C es su capacidad calorífica específica.
Deje que la temperatura promedio del agua de calefacción destinada a las necesidades domésticas sea de +40 o C. En consecuencia, la diferencia en la temperatura promedio entre el agua fría que ingresa a la casa (+ 5 o C) y la calefacción en una caldera (+ 30 o C) es de 25 o C.
Para el cálculo de la pérdida de calor por aguas residuales consideramos:
17 · 1000 · 25 · 4.183 = 1777775 kJ,
Donde: 17 - el volumen mensual de consumo de agua; 1000 es la densidad del agua; 25 - diferencia de temperatura entre agua fría y caliente; 4.183 - capacidad calorífica específica del agua;
Para convertir kilojulios a horas de kilovatios más claras:
1777775: 3600 = 493.82 kWh
Así, para el período de siete meses de la temporada de calefacción, la energía térmica en la cantidad de:
493.82 · 7 = 3456.74 kW · h
El consumo de energía térmica para calentar el agua para necesidades higiénicas es pequeño en comparación con la pérdida de calor a través de las paredes y la ventilación. Pero esto, también, cuesta energía, cargar la caldera o la caldera de calefacción y provocar el consumo de combustible.
Cálculo de la potencia de la caldera de calefacción.
La caldera en el sistema de calefacción está diseñada para compensar la pérdida de calor del edificio. Y también, en el caso de un sistema de doble circuito o cuando la caldera está equipada con una caldera de calefacción indirecta, para calentar el agua para las necesidades higiénicas.
Habiendo calculado las pérdidas de calor diarias y el flujo de agua caliente "al sistema de alcantarillado", es posible determinar con precisión la capacidad de caldera requerida para una casa de campo de un área determinada y las características de las estructuras de cerramiento.
La caldera de un solo circuito produce solo el medio de calentamiento para el sistema de calefacción.
Para determinar la potencia de la caldera de calefacción, es necesario calcular el costo de la energía térmica en el hogar a través de las paredes de la fachada y calentar la atmósfera de aire alterna en el interior.
Los datos requeridos sobre la pérdida de calor en kilovatios-hora por día, en el caso de una casa condicional, calculados como ejemplo, son:
271.512 + 45.76 = 317.272 kWh,
Donde: 271, 512 - Pérdidas diarias de calor por las paredes externas; 45.76 - Pérdidas de calor diarias para calentar el suministro de aire.
En consecuencia, la capacidad de calentamiento requerida de la caldera será:
317.272: 24 (horas) = 13.22 kW
Sin embargo, dicha caldera estará bajo una carga constantemente alta, lo que reducirá su vida útil. Y en los días especialmente helados, la capacidad calculada de la caldera no será suficiente, ya que con una gran diferencia de temperatura entre la atmósfera de la habitación y la de la calle, la pérdida de calor del edificio aumentará considerablemente.
Por lo tanto, no vale la pena elegir una caldera basada en el cálculo promedio del costo de la energía térmica, ya que no puede hacer frente a las heladas severas.
Sería racional aumentar la potencia requerida del equipo de la caldera en un 20%:
13.22 · 0.2 + 13.22 = 15.86 kW
Para calcular la potencia requerida del segundo circuito de la caldera, calentando el agua para lavar los platos, bañarse, etc., es necesario dividir el consumo mensual de calor de la pérdida de calor de la "alcantarilla" por el número de días en el mes y por 24 horas:
493.82: 30: 24 = 0.68 kW
De acuerdo con los resultados de los cálculos, la potencia de caldera óptima para una casa de campo de ejemplo es de 15.86 kW para el circuito de calefacción y 0.68 kW para el circuito de calefacción.
La elección de los radiadores.
Tradicionalmente, se recomienda la potencia del radiador de calefacción para elegir el área de la habitación climatizada, y con una sobreestimación del 15-20% de las necesidades de potencia, por si acaso.
Por ejemplo, considere cuán correcto es el método de selección de un radiador "10 m2 de área - 1.2 kW".
La potencia térmica de los radiadores depende del método de su conexión, que debe tenerse en cuenta al calcular el sistema de calefacción.
Línea de base: habitación de la esquina en el primer nivel de una casa de dos pisos IZHS; pared exterior de ladrillos cerámicos de mampostería de doble hilera; ancho de la habitación 3 m, longitud 4 m, altura del techo 3 m.
Bajo un esquema simplificado de elección, se propone calcular el área de la habitación;
3 (ancho) · 4 (largo) = 12 m 2
Es decir La potencia necesaria del radiador de calefacción con un recargo del 20% es de 14, 4 kW. Y ahora calculamos los parámetros de potencia del radiador de calefacción en función de la pérdida de calor de la habitación.
De hecho, el área de la habitación afecta la pérdida de energía térmica menos que el área de sus paredes, y sale por un lado hacia el exterior del edificio (fachada).
Por lo tanto, consideraremos exactamente el área de las paredes "de la calle" en la habitación:
3 (ancho) · 3 (altura) + 4 (longitud) · 3 (altura) = 21 m 2
Al conocer el área de las paredes que transmiten el calor "a la calle", calculamos la pérdida de calor cuando la diferencia entre la temperatura de la habitación y la del exterior es de 30 o (en la casa es de +18 o C, fuera de -12 o C), e inmediatamente en kilovatios-hora:
0.91 · 21 · 30: 1000 = 0.57 kW,
Donde: 0.91 - Muros de la sala de resistencia de transferencia de calor m2, frente a la calle; 21 - el área de las paredes de la "calle"; 30 - diferencia de temperatura dentro y fuera de la casa; 1000 es el número de vatios en kilovatios.
Según los estándares de construcción, los dispositivos de calefacción están ubicados en lugares de máxima pérdida de calor. Por ejemplo, los radiadores se instalan debajo de las aberturas de las ventanas, pistolas de calor, sobre la entrada de la casa. En las habitaciones de la esquina, las baterías se instalan en paredes en blanco expuestas a la máxima exposición a los vientos.
Resulta que para compensar las pérdidas de calor a través de las paredes de la fachada de esta estructura, con una diferencia de temperatura de 30 ° en la casa y en la calle, la calefacción con una capacidad de 0.57 kW · h es suficiente. Aumente la potencia requerida en 20, incluso en un 30%; obtenemos 0, 74 kWh.
Por lo tanto, las necesidades reales de energía de la calefacción pueden ser significativamente más bajas que el esquema comercial de "1.2 kW por metro cuadrado del espacio".
Причем корректное вычисление необходимых мощностей отопительных радиаторов позволит сократить объем теплоносителя в системе отопления, что уменьшит нагрузку на котел и расходы на топливо.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Куда уходит тепло из дома – ответы предоставляет наглядный видеоролик:
В видеоролике рассмотрен порядок расчета теплопотерь дома через ограждающие конструкции. Зная потери тепла, получится точно рассчитать мощности отопительной системы:
Подробное видео о принципах подбора мощностных характеристик котла отопления смотрите ниже:
Выработка тепла ежегодно дорожает – растут цены на топливо. А тепла постоянно не хватает. Относиться безразлично к энергозатратам коттеджа нельзя – это совершенно невыгодно.
С одной стороны каждый новый сезон отопления обходится домовладельцу дороже и дороже. С другой стороны утепление стен, фундамента и кровли загородного стоит хороших денег. Однако чем меньше тепла уйдет из здания, тем дешевле будет его отапливать .
Сохранение тепла в помещениях дома – основная задача отопительной системы в зимние месяцы. Выбор мощности отопительного котла зависит от состояния дома и от качества утепления его ограждающих конструкций. Принцип «киловатт на 10 квадратов площади» работает в коттедже среднего состояния фасадов, кровли и фундамента.
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