Antes de diseñar un sistema de calefacción, instalar equipos de calefacción, es importante elegir una caldera de gas capaz de generar la cantidad necesaria de calor para la habitación. Por lo tanto, es importante elegir un dispositivo de tal potencia para que su rendimiento sea lo más alto posible y el recurso sea grande.
Hablaremos sobre cómo calcular la potencia de una caldera de gas con alta precisión y teniendo en cuenta ciertos parámetros. En el artículo presentado por nosotros, todos los tipos de pérdida de calor a través de aberturas y estructuras de edificios se describen en detalle, y se dan las fórmulas para calcularlas. Con las características de la producción de cálculos se introduce un ejemplo específico.
Errores comunes al elegir una caldera.
El cálculo correcto de la potencia de la caldera de gas no solo ahorrará en consumibles, sino que también aumentará la eficiencia del dispositivo. El equipo, cuya salida de calor excede las necesidades reales de calor, funcionará de manera ineficiente cuando, como un dispositivo insuficientemente poderoso, no puede calentar adecuadamente la habitación.
Existe un moderno equipo automatizado que regula de manera independiente el flujo de gas, lo que elimina los costos inapropiados. Pero si una caldera de este tipo realiza su trabajo al límite de su capacidad, su vida útil se reduce.
Como resultado, la eficiencia del equipo disminuye, las piezas se desgastan más rápido y el condensado se forma. Por lo tanto, es necesario calcular la potencia óptima.
La condición principal para la instalación de una caldera de gas es la instalación de una red de gas interna conectada al suministro de gas centralizado, un grupo de cilindros o un recipiente de gas. 
Al elegir una caldera de gas es necesario tener en cuenta el diámetro de las tuberías de los sistemas de gas y calefacción. Para instalar una caldera de doble circuito, la casa debe estar equipada con agua corriente, la presión mínima que también requiere consideración antes de comprar 
Para elegir una caldera de gas correctamente, es necesario tener en cuenta la presión en la línea de suministro de gas. Si está conectado a una red centralizada, lo indica el proveedor de combustible. 
La potencia de los equipos de gas está directamente relacionada con el tamaño de la unidad, el tipo de instalación y el diseño. 
La variante de pared es más compacta, pero se debe tener en cuenta que en 1 minuto la caldera de la pared calienta solo 0.57 litros de agua por 25º. Esto es aceptable para una casa de campo o un apartamento; para calentar un edificio grande, se necesita una unidad más potente. 
Las calderas de gas del piso se adquieren, si el volumen que circula en el sistema de refrigerante es más de 150 litros. La potencia oscila entre 10 y 55 kW o más. 
Las calderas de gas que se colocan en el suelo se pueden utilizar como caldera de calefacción y como calentador de agua, capaz de suministrar simultáneamente agua hasta 4 salidas. 
Equipos de gas para exteriores para sistemas de calefacción producidos en una amplia gama de modificaciones, cuyo volumen puede alcanzar los 280 litros.
Existe la opinión de que la potencia de la caldera depende únicamente del área de la superficie de la habitación, y para cualquier vivienda el cálculo de 100 W por 1 cuadrado. Por lo tanto, para elegir la potencia de la caldera, por ejemplo, una casa de 100 metros cuadrados. m, necesitará un equipo que produzca 100 * 10 = 10000 W o 10 kW.
Dichos cálculos son fundamentalmente erróneos con la llegada de nuevos materiales de acabado, un aislamiento mejorado que reduce la necesidad de comprar equipos de alta potencia.
La potencia de la caldera de gas se selecciona teniendo en cuenta las características individuales de la casa. El equipo seleccionado adecuadamente funcionará de la manera más eficiente posible con un consumo mínimo de combustible.
La potencia de la caldera de calefacción de gas se puede calcular de dos maneras: manualmente o utilizando el programa especial Valtec, que está diseñado para cálculos profesionales de alta precisión.
La potencia requerida del equipo depende directamente de la pérdida de calor de la habitación. Al conocer la tasa de pérdida de calor, puede calcular la potencia de una caldera de gas o de cualquier otro dispositivo de calefacción.
¿Qué es la pérdida de calor de la habitación?
Cualquier habitación tiene una cierta pérdida de calor. El calor sale de las paredes, ventanas, pisos, puertas, el techo, por lo que la tarea de la caldera de gas es compensar la cantidad de calor producido y asegurar una cierta temperatura en la habitación. Esto requiere una cierta salida de calor.
Se estableció experimentalmente que la mayor cantidad de calor atraviesa las paredes (hasta un 70%). Se puede liberar hasta un 30% de la energía térmica a través del techo y las ventanas, y hasta un 40% a través del sistema de ventilación. La pérdida de calor más baja en la puerta (hasta un 6%) y en el suelo (hasta un 15%)
Los siguientes factores afectan la pérdida de calor en el hogar.
- Ubicación de la casa. Cada ciudad tiene sus propias características climáticas. En los cálculos de pérdidas de calor, es necesario tener en cuenta la característica de temperatura negativa crítica de la región, así como la temperatura media y la duración de la temporada de calefacción (para cálculos precisos utilizando el programa).
- La ubicación de las paredes en relación con los puntos cardinales. Se sabe que la rosa de los vientos está ubicada en el lado norte, por lo que la pérdida de calor de la pared ubicada en esta área será mayor. En invierno, el viento frío sopla desde los lados oeste, norte y este con gran fuerza, por lo que las pérdidas de calor de estas paredes serán mayores.
- El área de la sala climatizada. El tamaño del calor saliente depende del tamaño de la habitación, el área de las paredes, techos, ventanas, puertas.
- Ingeniería de calor construyendo estructuras. Cualquier material tiene su propio coeficiente de resistencia térmica y coeficiente de transferencia de calor: la capacidad de atravesar una cierta cantidad de calor. Para conocerlos, necesita utilizar datos tabulares, así como aplicar ciertas fórmulas. La información sobre la composición de las paredes, techos, pisos, su espesor se puede encontrar en el plan técnico de la vivienda.
- Aberturas de ventanas y puertas. Tamaño, modificación de puertas y doble acristalamiento. Cuanto mayor sea el área de las aberturas de ventanas y puertas, mayor será la pérdida de calor. Es importante tener en cuenta las características de las puertas instaladas y las ventanas de doble acristalamiento en los cálculos.
- Contabilización de la ventilación . La ventilación siempre existe en la casa, independientemente de la presencia de escape artificial. La ventilación de la habitación se produce a través de las ventanas abiertas, el movimiento de aire se crea al cerrar y abrir las puertas de entrada, la gente camina de una habitación a otra, lo que contribuye a la salida del aire caliente de la habitación, su circulación.
Al conocer los parámetros anteriores, es posible no solo calcular la pérdida de calor en el hogar y determinar la potencia de la caldera, sino también identificar los lugares que necesitan calentamiento adicional.
Fórmulas para el cálculo de la pérdida de calor.
Estas fórmulas se pueden utilizar para calcular la pérdida de calor no solo de una casa privada, sino también de un apartamento. Antes de comenzar los cálculos, es necesario dibujar un plano del piso, marcar la ubicación de las paredes en relación con los puntos cardinales, marcar ventanas, entradas y calcular las dimensiones de cada pared, ventana y puertas.
Para determinar la pérdida de calor es necesario conocer la estructura de la pared, así como el grosor de los materiales utilizados. Los cálculos tienen en cuenta la colocación y el aislamiento.
Cuando se calcula la pérdida de calor, se utilizan dos fórmulas: con la primera, se determina la cantidad de resistencia térmica de las estructuras de cerramiento, y la segunda, la pérdida de calor.
Para determinar la resistencia térmica, usa la expresión:
R = B / K
Aquí:
- R es el valor de la resistencia térmica de las estructuras envolventes, medida en (m 2 * K) / W.
- K : coeficiente de conductividad térmica del material del que está hecha la estructura de cierre, medido en W / (m * K).
- B es el espesor del material registrado en metros.
El coeficiente de conductividad térmica K es un parámetro tabular, el espesor B se toma del plan técnico de la casa.
El coeficiente de conductividad térmica es un valor tabular, depende de la densidad y la composición del material, puede diferir de la tabla, por lo que es importante que se familiarice con la documentación técnica del material (+)
También se utiliza la fórmula básica para calcular las pérdidas de calor:
Q = L × S × dT / R
En términos de:
- Q - pérdida de calor, medida en vatios.
- S es el área de estructuras de cerramiento (paredes, pisos, techos).
- dT : la diferencia entre la temperatura deseada del interior y el exterior, se mide y registra en C.
- R : el valor de la resistencia térmica de la estructura, m 2 • C / W, según la fórmula anterior.
- L - coeficiente que depende de la orientación de las paredes en relación con los puntos cardinales.
Teniendo a mano la información necesaria, puede calcular manualmente la pérdida de calor de un edificio.
Ejemplo de cálculo de pérdida de calor
Como ejemplo, calculamos la pérdida de calor de una casa que tiene características específicas.
La figura muestra el plano de la casa, para lo cual calcularemos la pérdida de calor. Al trazar un plano individual, es importante determinar correctamente la orientación de las paredes en relación con los puntos cardinales, calcular la altura, el ancho y la longitud de la estructura, así como anotar las ubicaciones de las aberturas de ventanas y puertas, sus dimensiones (+)
Según el plano, el ancho de la estructura es de 10 m, longitud - 12 m, altura del techo - 2, 7 m, las paredes están orientadas hacia el norte, sur, este y oeste. Se construyen tres ventanas en el muro oeste, dos de ellas tienen dimensiones de 1.5x1.7 m, una: 0.6x0.3 m.
Al calcular el techo se toma en cuenta la capa de aislamiento, acabado y material del techo. No se tienen en cuenta las películas de impermeabilización e impermeabilidad que no afectan el aislamiento térmico.
El muro sur tiene puertas integradas con dimensiones de 1.3 × 2 m, también hay una pequeña ventana de 0.5 × 0.3 m, en el lado este hay dos ventanas de 2.1 × 1.5 m y una de 1.5 × 1.7 m.
Las paredes constan de tres capas:
- revestimiento de pared DVP (isoplita) exterior e interior: 1, 2 cm cada uno, coeficiente: 0, 05.
- Lana de vidrio ubicada entre las paredes, su espesor es de 10 cm y el coeficiente es de 0.043.
La resistencia térmica de cada pared se calcula por separado, porque la ubicación de la estructura en relación con los puntos cardinales, el número y el área de aberturas Los resultados de los cálculos de pared se resumen.
El piso es de varias capas, toda el área se realiza con la misma tecnología e incluye:
- La lengüeta cortada está ranurada, su grosor es de 3, 2 cm, el coeficiente de conductividad térmica es 0, 15.
- Capa de 10 cm de espesor de aglomerado seco y un coeficiente de 0, 15.
- Aislamiento - lana mineral de 5 cm de espesor, coeficiente 0.039.
Supongamos que el piso no tiene deterioro en el sótano y aberturas similares a la ingeniería de calor. En consecuencia, el cálculo se realiza para el área de todas las instalaciones mediante una única fórmula.
Los techos están hechos de:
- Escudos de madera de 4 cm con un coeficiente de 0, 15.
- Lana mineral de 15 cm, su coeficiente es de 0.039.
- Paro, capa impermeabilizante.
Supongamos que el techo no tiene una salida al ático por encima de una sala residencial o de servicios públicos.
La casa está ubicada en la región de Bryansk, en la ciudad de Bryansk, donde la temperatura crítica negativa es de -26 grados. Se establece experimentalmente que la temperatura de la tierra es de +8 grados. Temperatura ambiente deseada + 22 grados.
Cálculo de la pérdida de calor de la pared
Para encontrar la resistencia térmica total de una pared, primero es necesario calcular la resistencia térmica de cada una de sus capas.
La capa de lana de vidrio tiene un grosor de 10 cm. Este valor se debe convertir a metros, es decir:
B = 10 × 0.01 = 0.1
Valor recibido In = 0.1. La conductividad térmica del aislamiento térmico - 0.043. Sustituyendo los datos en la fórmula de resistencia térmica y obtenemos:
Vidrio R = 0.1 / 0.043 = 2.32
Para un ejemplo similar, calculamos la resistencia al calor de la isoplita:
R isopl = 0.012 / 0.05 = 0.24
La resistencia térmica total de la pared será igual a la suma de la resistencia térmica de cada capa, dado que tenemos dos capas de tablero de fibra.
R = R vidrio + 2 × R isopl = 2.32 + 2 × 0.24 = 2.8
Al determinar la resistencia térmica total de la pared, puede encontrar la pérdida de calor. Para cada pared, se calculan por separado. Calcula Q para la pared norte.
Coeficientes adicionales permiten tener en cuenta en los cálculos las características de la pérdida de calor de las paredes ubicadas en diferentes direcciones del mundo.
Según el plano, el muro norte no tiene aberturas para ventanas, su longitud es de 10 m, la altura es de 2, 7 m, luego el área del muro S se calcula mediante la fórmula:
S pared norte = 10 × 2.7 = 27
Calcula el parámetro dT. Se sabe que la temperatura ambiente crítica para Bryansk es de -26 grados, y la temperatura ambiente deseada es de +22 grados. Entonces
dT = 22 - (- 26) = 48
Para el lado norte, se tiene en cuenta el factor adicional L = 1.1.
La tabla muestra la conductividad térmica de algunos materiales que se utilizan en la construcción de paredes. Como puede ver, la lana mineral deja pasar una cantidad mínima de calor, el concreto reforzado, el máximo
Una vez realizados los cálculos preliminares, puede utilizar la fórmula para calcular las pérdidas de calor:
Q Muro Norte = 27 × 48 × 1.1 / 2.8 = 509 (W)
Calcula la pérdida de calor para el muro occidental. Sobre la base de los datos, hay 3 ventanas integradas, dos de ellas con dimensiones de 1.5x1.7 my una de 0.6x0.3 m. Calculamos el área.
S paredes occidentales 1 = 12 × 2.7 = 32.4.
Desde el área total de la pared occidental es necesario excluir el área de las ventanas, ya que su pérdida de calor será diferente. Para ello, calcula el área.
S ok1 = 1.5 × 1.7 = 2.55
S ok2 = 0.6 × 0.4 = 0.24
Para calcular la pérdida de calor, utilizaremos el área de la pared sin tener en cuenta el área de la ventana, es decir:
Muros occidentales S = 32.4-2.55 × 2-0.24 = 25.6
Para el lado oeste, el factor agregado es 1.05. Los datos obtenidos se sustituyen en la fórmula básica para calcular las pérdidas de calor.
Muro Q = 25.6 × 1.05 × 48 / 2.8 = 461.
Se hacen cálculos similares para el lado este. Aquí hay 3 ventanas, una tiene dimensiones de 1.5x1.7 m, las otras dos son 2.1x1.5 m. Calculamos su área.
S ok3 = 1.5 × 1.7 = 2.55
S ok4 = 2.1 × 1.5 = 3.15
El área del muro este es igual a:
S paredes del este 1 = 12 × 2.7 = 32.4
Del área total de la pared, restamos los valores del área de las ventanas:
S paredes del este = 32.4-2.55-2 × 3.15 = 23.55
El factor agregado para la pared este es -1.05. Con base en los datos, calculamos la pérdida de calor de la pared este.
Q paredes del este = 1.05 × 23.55 × 48 / 2.8 = 424
Una puerta con los parámetros 1.3x2 my una ventana de 0.5x0.3 m está ubicada en el muro sur. Calculamos su área.
S ok5 = 0.5 × 0.3 = 0.15
Puerta S = 1.3 × 2 = 2.6
El área del muro sur será igual a:
S paredes del sur1 = 10 × 2.7 = 27
Determine el área de la pared sin ventanas y puertas.
S pared sur = 27-2.6-0.15 = 24.25
Calcule la pérdida de calor del muro sur, teniendo en cuenta el coeficiente L = 1.
Muro sur Q = 1 × 24.25 × 48 / 2.80 = 416
Al determinar la pérdida de calor de cada una de las paredes, puede encontrar su pérdida de calor total mediante la fórmula:
Q paredes = Q pared sur + Q pared este + Q zap. Pared + Q pared norte
Sustituyendo los valores, obtenemos:
Muros Q = 509 + 461 + 424 + 416 = 1810 W
Como resultado, la pérdida de calor de las paredes ascendió a 1810 vatios por hora.
Cálculo de ventanas de pérdida de calor.
Hay 7 ventanas en la casa, tres de ellas tienen dimensiones de 1.5 × 1.7 m, dos de 2.1 × 1.5 m, una de 0.6 × 0.3 m y la otra de 0.5 × 0.3 m.
Ventanas con dimensiones de 1.5 × 1.7 m es un perfil de PVC de dos cámaras con vidrio I. De la documentación técnica se puede encontrar que su R = 0.53. Las ventanas con dimensiones de 2.1 × 1.5 m son de doble cámara con argón y vidrio I, tienen resistencia térmica R = 0.75, ventanas de 0.6x0.3 m y 0.5 × 0.3 - R = 0.53.
El área de la ventana se calculó arriba.
S ok1 = 1.5 × 1.7 = 2.55
S ok2 = 0.6 × 0.4 = 0.24
S ok3 = 2.1 × 1.5 = 3.15
S ok4 = 0.5 × 0.3 = 0.15
También es importante considerar la orientación de las ventanas con respecto a los puntos cardinales.
Por lo general, no es necesario calcular la resistencia térmica de las ventanas, este parámetro se especifica en la documentación técnica del producto.
Calcule la pérdida de calor de las ventanas occidentales, teniendo en cuenta el coeficiente L = 1.05. En el lateral hay 2 ventanas con dimensiones de 1.5 × 1.7 m y una con 0.6 × 0.3 m.
Q OK1 = 2.55 × 1.05 × 48 / 0.53 = 243
Q ventana2 = 0.24 × 1.05 × 48 / 0.53 = 23
Las pérdidas totales totales de las ventanas occidentales son
Q zap.okon = 243 × 2 + 23 = 509
En el lado sur hay una ventana de 0.5 × 0.3, su R = 0.53. Calculamos su pérdida de calor teniendo en cuenta el coeficiente 1.
Q ventana sur = 0.15 * 48 × 1 / 0.53 = 14
En el lado este hay 2 ventanas con dimensiones de 2.1 × 1.5 y una ventana de 1.5 × 1.7. Calcule la pérdida de calor teniendo en cuenta el coeficiente L = 1.05.
Q OK1 = 2.55 × 1.05 × 48 / 0.53 = 243
Q OK3 = 3.15 × 1.05 × 48/075 = 212
Resumimos la pérdida de calor de las ventanas orientales.
Q ventana este = 243 + 212 × 2 = 667.
La pérdida total de calor de las ventanas será igual a:
Q ventanas = Q ventana este + Q ventana sur + Q zap ventana = 667 + 14 + 509 = 1190
Total a través de la ventana va 1190 vatios de energía térmica.
Determinación de la pérdida de calor de la puerta.
La casa tiene una puerta, está construida en la pared sur, tiene dimensiones de 1, 3 × 2 m. Sobre la base de los datos del pasaporte, la conductividad térmica del material de la puerta es 0, 14, su espesor es de 0, 05 m. Gracias a estos indicadores, se puede calcular la resistencia térmica de la puerta.
Puerta R = 0.05 / 0.14 = 0.36
Para cálculos, necesitas calcular su área.
S puertas = 1.3 × 2 = 2.6
Después de calcular la resistencia térmica y el área puede encontrar la pérdida de calor. La puerta está ubicada en el lado sur, por lo que usamos un factor adicional de 1.
Q puerta = 2.6 × 48 × 1 / 0.36 = 347.
Total, a través de la puerta va 347 vatios de calor.
Cálculo de la resistencia térmica del suelo.
Según la documentación técnica, el piso es multicapa, toda el área es la misma, tiene dimensiones de 10 x 12 m. Calculamos su área.
S piso = 10 × 12 = 210.
La composición del piso incluye tableros, aglomerado y aislamiento.
En la tabla puede encontrar la conductividad térmica de algunos materiales utilizados para pisos. Este parámetro también puede especificarse en la documentación técnica de los materiales y diferir de la tabla.
La resistencia térmica debe calcularse para cada capa del piso por separado.
Tableros R = 0.032 / 0.15 = 0.21
R aglomerado = 0.01 / 0.15 = 0.07
Aislamiento R = 0.05 / 0.039 = 1.28
La resistencia térmica total del suelo es:
R piso = tableros R + aglomerado R + calor R = 0.21 + 0.07 + 1.28 = 1.56
Dado que en invierno la temperatura de la tierra se mantiene a +8 grados, la diferencia de temperatura será igual a:
dT = 22-8 = 14
Usando cálculos preliminares, es posible encontrar pérdidas de calor en el hogar a través del piso.
Al calcular la pérdida de calor del suelo, se tienen en cuenta los materiales que afectan el aislamiento térmico (+).
При расчете тепловых потерь пола принимаем во внимание коэффициент L=1.
Q пола =210×14×1/1.56=1885
Общие теплопотери пола составляют 1885 Вт.
Расчет теплопотерь через потолок
При расчете тепловых потерь потолка учитывается слой минеральной ваты и деревянные щиты. Паро-, гидроизоляция не участвует в процессе теплоизоляции, поэтому ее во внимание не берем. Для расчетов нам понадобиться найти тепловое сопротивление деревянных щитов и слоя минеральной ваты. Используем их коэффициенты теплопроводности и толщину.
R дер.щит =0.04/0.15=0.27
R мин.вата =0.05/0.039=1.28
Общее теплосопротивление будет равно сумме R дер.щит и R мин.вата .
R кровли =0.27+1.28=1.55
Площадь потолка такая же, как и пола.
S потолка = 120
Далее производится подсчет тепловых потерь потолка, учитывая коэффициент L=1.
Q потолка =120×1×48/1.55=3717
Итого через потолок уходит 3717 Вт.
В таблице приведены популярные утеплители для потолков и их коэффициенты тепловой проводимости. Пенополиуретан является наиболее эффективным утеплителем, солома имеет самый высокий коэффициент тепловых потерь
Чтобы определить общие теплопотери дома, необходимо сложить теплопотери стен, окон, двери, потолка и пола.
Q общ =1810+1190+347+1885+3717=8949 Вт
Чтобы обогреть дом с указанными параметрами необходим газовый котел, поддерживающий мощность 8949 Вт или около 10 кВт.
Определение теплопотерь с учетом инфильтрации
Инфильтрация – естественный процесс теплообмена между внешней средой, который происходит во время движения людей по дому, при открытии входных дверей, окон.
Для расчета теплопотерь на вентиляцию можно использовать формулу:
Q инф =0.33×K×V×dT
В выражении:
- K – расчетная кратность воздухообмена, для жилых комнат используют коэффициент 0.3, для помещений с обогревом – 0.8, для кухни и санузла – 1.
- V – объем помещения, рассчитывается с учетом высоты, длины и ширины.
- dT – разница температур между окружающей средой и жилой дома.
Аналогичную формулу можно использовать в случае, если в помещении установлена вентиляция.
При наличии искусственной вентиляции в доме необходимо использовать ту же формулу, что и для инфильтрации, только подставить вместо К параметры вытяжки, а расчеты dT произвести с учетом температуры входящего воздуха
Высота помещения – 2.7 м, ширина – 10 м, длина – 12 м. Зная эти данные, можно найти его объем.
V=2.7 × 10 × 12=324
Разность температур будет равна
dT=48
В качестве коэффициента K берем показатель 0.3. Entonces
Q инф =0.33×0.3×324×48=1540
К общему расчетному показателю Q необходимо добавить Q инф . В итоге
Q общ =1540+8949=10489.
Итого с учетом инфильтрации теплопотери дома составят 10489 Вт или 10.49 кВт.
Расчет мощности котла
При расчете мощности котла необходимо использовать коэффициент запаса 1.2. То есть мощность будет равна:
W = Q × k
Aquí:
- Q – теплопотери здания.
- k – коэффициент запаса.
В нашем примере подставим Q=9237 Вт и вычислим необходимую мощность котла.
W=10489×1.2=12587 Вт.
С учетом коэффициента запаса необходимая мощность котла для обогрева дома 120 м 2 равна примерно 13 кВт.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Видео-инструкция: как рассчитать теплопотери дома и мощность котла с использованием программы Valtec.
Грамотный расчет теплопотерь и мощности газового котла по формулам или программными методам позволяет определить с высокой точностью необходимые параметры оборудования, что дает возможность исключить необоснованные расходы на топливо.
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