Cálculo do sistema de aquecimento de uma casa privada: regras e exemplos de cálculo
O aquecimento de uma casa privada é um elemento necessário para uma habitação confortável. Concordo que a disposição do complexo de aquecimento deve ser abordada com cuidado, porque... erros custarão caro.Mas você nunca fez esses cálculos e não sabe como realizá-los corretamente?
Nós o ajudaremos - em nosso artigo veremos em detalhes como calcular o sistema de aquecimento de uma casa particular para repor efetivamente a perda de calor durante os meses de inverno.
Daremos exemplos específicos, complementando o artigo com fotos visuais e dicas úteis em vídeo, bem como tabelas relevantes com indicadores e coeficientes necessários para os cálculos.
O conteúdo do artigo:
Perda de calor de uma casa particular
O edifício perde calor devido à diferença nas temperaturas do ar dentro e fora da casa. Quanto maior for a área da envolvente do edifício (janelas, telhado, paredes, fundação), maior será a perda de calor.
Também perda de energia térmica associado aos materiais das estruturas envolventes e às suas dimensões. Por exemplo, a perda de calor em paredes finas é maior do que em paredes grossas.
Eficaz cálculo de aquecimento para uma casa particular, deve-se levar em consideração os materiais utilizados na construção das estruturas de fechamento.
Por exemplo, com espessuras iguais de paredes de madeira e tijolo, elas conduzem calor com intensidades diferentes - a perda de calor através de estruturas de madeira é mais lenta. Alguns materiais transmitem melhor o calor (metal, tijolo, concreto), outros pior (madeira, lã mineral, espuma de poliestireno).
A atmosfera dentro de um edifício residencial está indiretamente relacionada ao ar ambiente externo. Paredes, aberturas de janelas e portas, telhado e fundações no inverno transferem calor da casa para o exterior, fornecendo frio em troca. Eles representam 70-90% da perda total de calor da casa.
O vazamento constante de energia térmica durante a estação de aquecimento também ocorre através da ventilação e do esgoto.
Ao calcular a perda de calor na construção de moradias individuais, esses dados geralmente não são levados em consideração. Mas incluir as perdas de calor através dos sistemas de esgoto e ventilação no cálculo térmico geral de uma casa ainda é a decisão certa.
É impossível calcular o circuito de aquecimento autónomo de uma casa de campo sem avaliar a perda de calor das suas estruturas envolventes. Mais precisamente, não vai funcionar determinar a potência da caldeira de aquecimento, suficiente para aquecer a casa nas geadas mais severas.
A análise do consumo real de energia térmica através das paredes permitirá comparar os custos do equipamento da caldeira e do combustível com os custos do isolamento térmico das estruturas envolventes.
Afinal, quanto mais eficiente energeticamente for uma casa, ou seja, Quanto menos energia térmica perder durante os meses de inverno, menor será o custo de aquisição de combustível.
Para calcular corretamente o sistema de aquecimento você precisará coeficiente de condutividade térmica materiais de construção comuns.
Cálculo da perda de calor através das paredes
Usando o exemplo de uma casa convencional de dois andares, calcularemos a perda de calor através de suas estruturas de parede.
Dados iniciais:
- uma “caixa” quadrada com paredes frontais de 12 m de largura e 7 m de altura;
- Existem 16 aberturas nas paredes, cada área tem 2,5 m2;
- material da parede da fachada – tijolo cerâmico maciço;
- espessura da parede – 2 tijolos.
A seguir calcularemos um conjunto de indicadores que compõem o valor total da perda de calor pelas paredes.
Índice de resistência à transferência de calor
Para saber o índice de resistência à transferência de calor de uma parede de fachada, é necessário dividir a espessura do material da parede pelo seu coeficiente de condutividade térmica.
Para vários materiais estruturais, os dados sobre o coeficiente de condutividade térmica são apresentados nas imagens acima e abaixo.
Nossa parede condicional é construída com tijolos cerâmicos maciços, cujo coeficiente de condutividade térmica é de 0,56 W/mÓC. A sua espessura, tendo em conta a alvenaria do piso central, é de 0,51 M. Dividindo a espessura da parede pelo coeficiente de condutividade térmica do tijolo, obtemos a resistência à transferência de calor da parede:
0,51: 0,56 = 0,91W/m2×oCOM
Arredondamos o resultado da divisão para duas casas decimais; não há necessidade de dados mais precisos sobre a resistência à transferência de calor.
Área externa da parede
Como o exemplo é um edifício quadrado, a área de suas paredes é determinada multiplicando a largura pela altura de uma parede e depois pelo número de paredes externas:
12 7 4 = 336 m2
Assim, conhecemos a área das paredes da fachada. Mas e as aberturas de janelas e portas, que juntas ocupam 40 m2 (2,5 16 = 40 m2) parede de fachada, elas precisam ser levadas em consideração?
Na verdade, como calcular corretamente aquecimento autônomo em casa de madeira sem levar em conta a resistência à transferência de calor das estruturas de janelas e portas.
Se você precisar calcular a perda de calor de um grande edifício ou de uma casa quente (eficiente em termos energéticos) - sim, levar em consideração os coeficientes de transferência de calor dos caixilhos das janelas e portas de entrada no cálculo estará correto.
No entanto, para edifícios baixos de construção de moradias individuais construídos com materiais tradicionais, as aberturas de portas e janelas podem ser negligenciadas. Aqueles. não subtraia a sua área da área total das paredes da fachada.
Perda geral de calor das paredes
Descobrimos a perda de calor de uma parede por metro quadrado quando a temperatura do ar dentro e fora da casa difere em um grau.
Para fazer isso, divida a unidade pela resistência à transferência de calor da parede, calculada anteriormente:
1: 0,91 = 1,09 W/m2·ÓCOM
Conhecendo a perda de calor por metro quadrado do perímetro das paredes externas, é possível determinar a perda de calor em determinadas temperaturas externas.
Por exemplo, se a temperatura na casa for +20 ÓC, e está -17 lá fora ÓC, a diferença de temperatura será 20+17=37 ÓC. Em tal situação, a perda total de calor das paredes da nossa casa condicional será:
0,91 336 37 = 11313 watts,
Onde: 0,91 - resistência à transferência de calor por metro quadrado de parede; 336 - área das paredes da fachada; 37 - diferença de temperatura entre as atmosferas ambiente e externa.
Vamos recalcular o valor da perda de calor resultante em quilowatts-hora, pois são mais convenientes para a percepção e posterior cálculo da potência do sistema de aquecimento.
Perda de calor das paredes em quilowatts-hora
Primeiro, vamos descobrir quanta energia térmica atravessará as paredes em uma hora com uma diferença de temperatura de 37 ÓCOM.
Lembramos que o cálculo é realizado para uma casa com características estruturais selecionadas condicionalmente para cálculos de demonstração:
11313 · 1: 1000 = 11,313 kWh,
Onde: 11313 é a quantidade de perda de calor obtida anteriormente; 1 hora; 1000 é o número de watts em um quilowatt.
Para calcular a perda de calor por dia, multiplique a perda de calor resultante por hora por 24 horas:
11,313 24 = 271,512 kWh
Para maior clareza, vamos descobrir a perda de energia térmica durante uma estação de aquecimento completa:
7 30 271,512 = 57017,52 kWh,
Onde: 7 é o número de meses da estação de aquecimento; 30 - número de dias do mês; 271.512 - perda diária de calor das paredes.
Assim, a perda de calor estimada de uma casa com as características das estruturas de fechamento selecionadas acima será de 57.017,52 kWh durante sete meses da estação de aquecimento.
Levando em consideração a influência da ventilação em uma casa particular
Como exemplo, calcularemos as perdas de calor por ventilação durante a estação de aquecimento para uma casa convencional de formato quadrado com parede de 12 metros de largura e 7 metros de altura.
Sem levar em conta móveis e paredes internas, o volume interno da atmosfera neste edifício será:
12 12 7 = 1008 m3
À temperatura do ar +20 ÓC (norma durante a estação de aquecimento), sua densidade é 1,2047 kg/m3, e a capacidade de calor específico é 1,005 kJ/(kg·ÓCOM).
Vamos calcular a massa da atmosfera da casa:
1008 · 1,2047 = 1214,34kg,
Onde: 1008 é o volume da atmosfera doméstica; 1.2047 - densidade do ar em t +20 ÓCOM .
Vamos supor uma mudança de cinco vezes no volume de ar nas dependências da casa. Observe que o exato exigência de volume de fornecimento o ar fresco depende do número de moradores da casa.
Com uma diferença média de temperatura entre a casa e a rua durante a estação de aquecimento igual a 27 ÓC (20 ÓDe casa, -7 ÓDa atmosfera externa), a seguinte energia térmica é necessária por dia para aquecer o ar frio fornecido:
5 27 1214,34 1,005 = 164755,58 kJ,
Onde: 5 é o número de trocas de ar interno; 27 - diferença de temperatura entre as atmosferas ambiente e externa; 1214,34 - densidade do ar em t +20 ÓCOM; 1,005 é a capacidade térmica específica do ar.
Vamos converter quilojoules em quilowatts-hora dividindo o valor pelo número de quilojoules em um quilowatt-hora (3600):
164755,58: 3600 = 45,76 kWh
Tendo descoberto o custo da energia térmica para aquecer o ar da casa quando este é substituído cinco vezes por ventilação forçada, podemos calcular a perda de calor do “ar” para uma estação de aquecimento de sete meses:
7 30 45,76 = 9.609,6 kWh,
Onde: 7 é o número de meses “aquecidos”; 30 é o número médio de dias de um mês; 45,76 - consumo diário de energia térmica para aquecimento do ar insuflado.
O consumo de energia da ventilação (infiltração) é inevitável, uma vez que a renovação do ar nas instalações do chalé é vital.
As necessidades de aquecimento das mudanças na atmosfera do ar na casa devem ser calculadas, somadas às perdas de calor através da envolvente do edifício e tidas em consideração na escolha de uma caldeira de aquecimento. Existe mais um tipo de consumo de energia térmica, o último é a perda de calor pelo esgoto.
Consumo de energia para preparação de AQS
Se nos meses quentes a água fria sai da torneira para a casa, então durante a estação de aquecimento ela é gelada, com uma temperatura não superior a +5 ÓC. Tomar banho, lavar louça e lavar roupa é impossível sem aquecer a água.
A água coletada na cisterna do vaso sanitário entra em contato através das paredes com o ambiente doméstico, retirando um pouco do calor. O que acontece com a água que é aquecida pela queima de combustível não gratuito e gasta nas necessidades domésticas? É despejado no esgoto.
Vejamos um exemplo. Digamos que uma família de três pessoas use 17 m3 água mensalmente. 1000kg/m3 é a densidade da água e 4,183 kJ/kgÓC é sua capacidade térmica específica.
Seja a temperatura média de aquecimento da água destinada às necessidades domésticas +40 ÓC. Assim, a diferença de temperatura média entre a água fria que entra na casa (+5 ÓC) e aquecido em caldeira (+30 ÓC) acontece 25 ÓCOM.
Para calcular as perdas de calor do esgoto, consideramos:
17 1000 25 4,183 = 1777775 kJ,
Onde: 17 é o volume mensal de consumo de água; 1000 é a densidade da água; 25 - diferença de temperatura entre água fria e aquecida; 4.183 - capacidade calorífica específica da água;
Para converter quilojoules em quilowatts-hora mais compreensíveis:
1777775: 3600 = 493,82 kWh
Assim, durante o período de sete meses da estação de aquecimento, a energia térmica vai para o esgoto na quantidade de:
493,82 7 = 3456,74 kWh
O consumo de energia térmica para aquecimento de água para necessidades higiênicas é pequeno comparado à perda de calor através das paredes e ventilação. Mas estes também são custos de energia que carregam a caldeira ou caldeira de aquecimento e provocam consumo de combustível.
Cálculo da potência da caldeira de aquecimento
A caldeira como parte do sistema de aquecimento foi concebida para compensar a perda de calor do edifício. E também, no caso sistema de circuito duplo ou ao equipar a caldeira com caldeira de aquecimento indireto para aquecer água para necessidades de higiene.
Ao calcular a perda diária de calor e o consumo de água quente “para o esgoto”, é possível determinar com precisão a potência necessária da caldeira para uma casa de uma determinada área e as características das estruturas envolventes.
Para determinar a potência da caldeira de aquecimento, é necessário calcular o custo da energia térmica da casa através das paredes da fachada e do aquecimento da atmosfera variável do interior.
São necessários dados sobre a perda de calor em quilowatts-hora por dia - no caso de uma casa convencional, calculada como exemplo, são:
271,512 + 45,76 = 317,272 kWh,
Onde: 271.512 - perda diária de calor pelas paredes externas; 45,76 - perda diária de calor para aquecimento do ar fornecido.
Assim, a potência de aquecimento necessária da caldeira será:
317.272: 24 (horas) = 13,22 kW
No entanto, tal caldeira estará sob uma carga constantemente elevada, reduzindo a sua vida útil. E em dias especialmente gelados, a potência projetada da caldeira não será suficiente, pois com uma grande diferença de temperatura entre a atmosfera ambiente e a externa, a perda de calor do edifício aumentará drasticamente.
É por isso escolha uma caldeira de acordo com o cálculo médio dos custos de energia térmica, não vale a pena - pode não aguentar geadas severas.
Seria racional aumentar a potência necessária dos equipamentos da caldeira em 20%:
13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 kW
Para calcular a potência necessária do segundo circuito da caldeira que aquece água para lavar louça, tomar banho, etc., é necessário dividir o consumo mensal de calor das perdas de calor do “esgoto” pelo número de dias do mês e por 24 horas :
493,82:30:24 = 0,68 kW
Com base nos cálculos, a potência ideal da caldeira para a casa de exemplo é 15,86 kW para o circuito de aquecimento e 0,68 kW para o circuito de aquecimento.
Seleção de radiadores de aquecimento
Tradicionalmente potência do radiador de aquecimento Recomenda-se escolher de acordo com a área da sala aquecida, e com uma superestimação de 15-20% das necessidades de energia, por precaução.
Usando um exemplo, vejamos quão correta é a metodologia de escolha de um radiador “área de 10 m2 - 1,2 kW”.
Dados iniciais: quarto de canto no primeiro nível de um edifício de construção de habitação individual de dois pisos; parede externa em tijolo cerâmico de duas fileiras; largura da sala 3 m, comprimento 4 m, altura do teto 3 m.
Utilizando um esquema de seleção simplificado, propõe-se calcular a área da sala, consideramos:
3 (largura) 4 (comprimento) = 12 m2
Aqueles. a potência necessária do radiador de aquecimento com um aumento de 20% é de 14,4 kW. Agora vamos calcular os parâmetros de potência do radiador de aquecimento com base na perda de calor da sala.
Na verdade, a área da sala afeta menos a perda de energia térmica do que a área das suas paredes, voltadas para um lado externo do edifício (fachada).
Portanto, calcularemos exatamente a área das paredes de “rua” presentes na sala:
3 (largura) 3 (altura) + 4 (comprimento) 3 (altura) = 21 m2
Conhecendo a área das paredes que transferem calor “para a rua”, calcularemos a perda de calor se as temperaturas ambiente e externa diferirem em 30Ó (na casa +18 ÓC, fora -12 ÓC), e imediatamente em quilowatts-hora:
0,91 21 30: 1000 = 0,57 kW,
Onde: 0,91 - resistência à transferência de calor m2 das paredes da sala voltadas para “exterior”; 21 - área de muros de “rua”; 30 - diferença de temperatura dentro e fora de casa; 1000 é o número de watts em um quilowatt.
Acontece que para compensar a perda de calor pelas paredes da fachada desta estrutura, aos 30Ó Devido à diferença de temperatura dentro e fora de casa, o aquecimento com capacidade de 0,57 kWh é suficiente. Vamos aumentar a potência necessária em 20, até 30% - obtemos 0,74 kWh.
Assim, os requisitos reais de energia de aquecimento podem ser significativamente inferiores ao esquema comercial “1,2 kW por metro quadrado de área da sala”.
Além disso, o cálculo correto da potência necessária dos radiadores de aquecimento reduzirá o volume refrigerante no sistema de aquecimento, o que reduzirá a carga da caldeira e os custos com combustível.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Para onde vai o calor da casa - as respostas são fornecidas por um vídeo visual:
O vídeo discute o procedimento para calcular a perda de calor de uma casa através da envolvente do edifício. Conhecendo a perda de calor, você pode calcular com precisão a potência do sistema de aquecimento:
Para um vídeo detalhado sobre os princípios de seleção das características de potência de uma caldeira de aquecimento, veja abaixo:
A produção de calor fica mais cara a cada ano - os preços dos combustíveis aumentam. E sempre não há calor suficiente. É impossível ficar indiferente ao consumo de energia de uma casa de campo - é totalmente inútil.
Por um lado, cada nova estação de aquecimento custa cada vez mais ao proprietário. Por outro lado, isolar as paredes, alicerces e telhado de uma casa de campo custa um bom dinheiro. No entanto, quanto menos calor sair do edifício, mais barato será aquecê-lo..
Preservar o calor nas dependências da casa é a principal tarefa do sistema de aquecimento durante os meses de inverno.A escolha da potência da caldeira de aquecimento depende do estado da casa e da qualidade do isolamento das suas estruturas envolventes. O princípio de “quilowatts por 10 metros quadrados de área” funciona em uma casa de campo em estado médio de fachadas, telhado e fundação.
Você mesmo calculou o sistema de aquecimento da sua casa? Ou você notou uma discrepância nos cálculos dados no artigo? Compartilhe sua experiência prática ou quantidade de conhecimento teórico deixando um comentário no bloco abaixo deste artigo.
É bom que agora seja possível calcular corretamente o sistema de aquecimento de uma casa particular. Ao evitar erros na fase de planejamento, economizamos muito dinheiro, tempo e nervosismo, ao mesmo tempo que obtemos condições de vida confortáveis. Anteriormente, tudo era feito a olho nu, por capricho, e muitas vezes depois tinha que ser concluído ou totalmente refeito. É ótimo que a ciência esteja sendo aplicada.
Se você quer uma casa aconchegante e aconchegante, então você deve calcular o sistema de aquecimento. Felizmente, existem agora muitas calculadoras online na Internet que simplificam a tarefa.