Como calcular a potência de uma caldeira de aquecimento a gás: fórmulas e exemplo de cálculo

Como escolher a potência de uma caldeira a gás

A maioria dos consultores que vendem equipamentos de aquecimento calculam de forma independente o desempenho necessário usando a fórmula 1 kW = 10 m². Cálculos adicionais são realizados de acordo com a quantidade de refrigerante no sistema de aquecimento.

Cálculo de uma caldeira de aquecimento de circuito único

• Para 60 m² - uma unidade de 6 kW + 20% = 7,5 quilowatts pode satisfazer a necessidade de calor
  . Se não houver um modelo com tamanho de desempenho adequado, é dada preferência a equipamentos de aquecimento com grande valor de potência.
• De maneira semelhante, os cálculos são feitos para 100 m² - a potência necessária do equipamento da caldeira, 12 kW.
• Para aquecer 150 m², você precisa de uma caldeira a gás com potência de 15 kW + 20% (3 quilowatts) = 18 kW
  . Assim, para 200 m², é necessária uma caldeira de 22 kW.

Como calcular a potência de uma caldeira de circuito duplo

10 m² = 1 kW + 20% (reserva de energia) + 20% (para aquecimento de água)

A potência de uma caldeira a gás de circuito duplo para aquecimento e aquecimento de água quente para 250 m² será de 25 kW + 40% (10 quilowatts) = 35 kW
. Os cálculos são adequados para equipamentos de dois circuitos. Para calcular o desempenho de uma unidade de circuito único conectada a uma caldeira de aquecimento indireto, é usada uma fórmula diferente.

Cálculo da potência de uma caldeira de aquecimento indireto e uma caldeira de circuito único

• Determine quanto volume de caldeira será suficiente para atender às necessidades dos moradores da casa.
• Na documentação técnica do acumulador é indicado o desempenho necessário do equipamento da caldeira para manter o aquecimento da água quente, sem ter em conta o calor necessário para o aquecimento. Uma caldeira de 200 litros exigirá uma média de cerca de 30 kW.
• O desempenho do equipamento de caldeira necessário para aquecer a casa é calculado.

Os números resultantes são somados. O valor igual a 20% é subtraído do resultado. Isso deve ser feito porque o aquecimento não funcionará simultaneamente para aquecimento e água quente sanitária. O cálculo da potência térmica de uma caldeira de aquecimento de circuito único, levando em consideração um aquecedor de água externo para fornecimento de água quente, é feito levando em consideração esse recurso.

Que reserva de energia deve ter uma caldeira a gás

• Para modelos de circuito único, a margem é de cerca de 20%.
• Para unidades de dois circuitos, 20% + 20%.
• Caldeiras com conexão a uma caldeira de aquecimento indireto - na configuração do tanque de armazenamento, é indicada a margem de desempenho adicional necessária.

Cálculo da demanda de gás com base na potência da caldeira

Na prática, isso significa que 1 m³ de gás é igual a 10 kW de energia térmica, assumindo 100% de transferência de calor. Assim, com uma eficiência de 92%, os custos com combustível serão de 1,12 m³, e em 108% não mais que 0,92 m³.

O método de cálculo do volume de gás consumido leva em consideração o desempenho da unidade. Assim, um aquecedor de 10 kW, em uma hora, queimará 1,12 m³ de combustível, uma unidade de 40 kW, 4,48 m³. Essa dependência do consumo de gás da potência do equipamento da caldeira é levada em consideração em cálculos complexos de engenharia de calor.

A proporção também é incorporada aos custos de aquecimento on-line. Os fabricantes costumam indicar o consumo médio de gás para cada modelo produzido.

Para calcular totalmente os custos aproximados do material de aquecimento, será necessário calcular o consumo de eletricidade em caldeiras de aquecimento voláteis. No momento, o equipamento de caldeira operando com gás principal é a forma mais econômica de aquecimento.

Para edifícios aquecidos de uma grande área, os cálculos são realizados somente após uma auditoria da perda de calor do edifício. Em outros casos, ao calcular, eles usam fórmulas especiais ou serviços online.

Aquecedor de água à Gas - trocador de calor universal, que fornece circulação de água quente para uso doméstico e aquecimento ambiente.

O aparelho parece como uma pequena geladeira.

Ao instalar uma caldeira de aquecimento, é necessário calcular corretamente sua potência.

O conceito de fator de dissipação

O coeficiente de dissipação é um dos indicadores importantes da troca de calor entre o espaço vital e o ambiente. Dependendo de quão bem a casa está isolada. existem tais indicadores que são usados ​​na fórmula de cálculo mais precisa:

• 3,0 - 4,0 é o fator de dissipação para estruturas nas quais não há isolamento térmico. Na maioria das vezes, nesses casos, estamos falando de casas improvisadas feitas de ferro corrugado ou madeira.
• Um coeficiente de 2,9 a 2,0 é típico para edifícios com baixo nível de isolamento térmico. Isso se refere a casas com paredes finas (por exemplo, um tijolo) sem isolamento, com esquadrias de madeira comuns e telhado simples.
• O nível médio de isolamento térmico e um coeficiente de 1,9 a 1,0 são atribuídos a casas com janelas duplas de plástico, isolamento de paredes externas ou alvenaria dupla, bem como telhado isolado ou sótão.
• O coeficiente de dispersão mais baixo de 0,6 a 0,9 é típico para casas construídas com materiais e tecnologias modernas. Nessas casas, as paredes, o teto e o piso são isolados, boas janelas são instaladas e o sistema de ventilação é bem pensado.

Tabela para calcular o custo de aquecimento em uma casa particular

A fórmula em que se utiliza o valor do coeficiente de dissipação é uma das mais precisas e permite calcular a perda de calor de um determinado edifício. Se parece com isso:

Na fórmula, Qt é o nível de perda de calor, V é o volume da sala (o produto do comprimento, largura e altura), Pt é a diferença de temperatura (para calcular, você precisa subtrair a temperatura mínima do ar que pode ser nesta latitude da temperatura desejada na sala), k é o coeficiente de espalhamento.

Vamos substituir os números em nossa fórmula e tentar descobrir a perda de calor de uma casa com um volume de 300 m³ (10 m * 10 m * 3 m) com um nível médio de isolamento térmico a uma temperatura do ar desejada de + 20 ° C e uma temperatura mínima de inverno de - 20 ° C.

Com esse número, podemos descobrir de que energia a caldeira precisa para essa casa. Para fazer isso, o valor obtido da perda de calor deve ser multiplicado por um fator de segurança, que geralmente é de 1,15 a 1,2 (os mesmos 15-20%). Obtemos isso:

Arredondando o número resultante para baixo, encontramos o número desejado. Para aquecer uma casa com as condições que estabelecemos, é necessária uma caldeira de 38 kW.

Essa fórmula permitirá que você determine com muita precisão a potência da caldeira a gás necessária para uma casa específica. Além disso, até o momento, foi desenvolvida uma grande variedade de calculadoras e programas que permitem levar em consideração os dados de cada edifício individual.

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O que é perda de calor ambiente

Qualquer sala tem uma certa perda de calor. O calor sai das paredes, janelas, pisos, portas, tetos, portanto, a tarefa de uma caldeira a gás é compensar a quantidade de calor que sai e fornecer uma certa temperatura na sala. Isso requer uma certa potência térmica.

Foi estabelecido experimentalmente que a maior quantidade de calor escapa pelas paredes (até 70%). Até 30% da energia térmica pode escapar pelo telhado e janelas e até 40% pelo sistema de ventilação.A menor perda de calor na porta (até 6%) e no piso (até 15%)

Os seguintes fatores afetam a perda de calor da casa.

A localização da casa. Cada cidade tem suas próprias características climáticas. Ao calcular as perdas de calor, é necessário levar em consideração a característica crítica de temperatura negativa da região, bem como a temperatura média e a duração da estação de aquecimento (para cálculos precisos usando o programa).
A localização das paredes em relação aos pontos cardeais. Sabe-se que a rosa dos ventos está localizada no lado norte, portanto a perda de calor da parede localizada nesta área será a maior. No inverno, um vento frio sopra com grande força dos lados oeste, norte e leste, então a perda de calor dessas paredes será maior.
A área da sala aquecida. A quantidade de calor de saída depende do tamanho da sala, da área das paredes, tetos, janelas, portas.
Engenharia térmica de estruturas de edifícios. Qualquer material tem seu próprio coeficiente de resistência térmica e coeficiente de transferência de calor - a capacidade de passar uma certa quantidade de calor por si mesmo. Para descobrir, você precisa usar dados tabulares, além de aplicar certas fórmulas. Informações sobre a composição de paredes, tetos, pisos, sua espessura podem ser encontradas no plano técnico da habitação.
Aberturas de janelas e portas. Tamanho, modificação da porta e vidros duplos. Quanto maior a área de aberturas de janelas e portas, maior a perda de calor.

É importante levar em conta as características das portas instaladas e janelas com vidros duplos nos cálculos.
Contabilização da ventilação. A ventilação sempre existe na casa, independentemente da presença de um exaustor artificial

A sala é ventilada através de janelas abertas, o movimento do ar é criado quando as portas de entrada são fechadas e abertas, as pessoas andam de sala em sala, o que contribui para a saída do ar quente da sala, sua circulação.

Conhecendo os parâmetros acima, você pode não apenas calcular a perda de calor da casa e determinar a potência da caldeira, mas também identificar locais que precisam de isolamento adicional.

3 Corrigindo os cálculos - pontos adicionais

Na prática, a habitação com indicadores médios não é tão comum, portanto, parâmetros adicionais são levados em consideração no cálculo do sistema. Um fator determinante - a zona climática, a região onde a caldeira será utilizada, já foi discutido. Damos os valores do coeficiente W_oud para todas as áreas:

• a banda do meio serve como padrão, a potência específica é 1–1,1;
• Moscou e região de Moscou - multiplicamos o resultado por 1,2–1,5;
• para as regiões do sul - de 0,7 a 0,9;
• para as regiões do norte, sobe para 1,5–2,0.

Em cada zona, observamos uma certa dispersão de valores. Agimos de forma simples - quanto mais ao sul a área na zona climática, menor o coeficiente; quanto mais ao norte, mais alto.

Aqui está um exemplo de ajuste por região. Suponha que a casa para a qual os cálculos foram feitos anteriormente esteja localizada na Sibéria com geadas de até 35 °. Nós pegamos W_oud igual a 1,8. Em seguida, multiplicamos o número resultante 12 por 1,8, obtemos 21,6. Arredondamos para um valor maior, 22 quilowatts. A diferença com o resultado inicial é de quase o dobro, afinal, apenas uma emenda foi levada em consideração. Portanto, os cálculos precisam ser corrigidos.

Além das condições climáticas das regiões, outras correções são levadas em consideração para cálculos precisos: a altura do teto e a perda de calor da edificação.A altura média do teto é de 2,6 m. Se a altura for significativamente diferente, calculamos o valor do coeficiente - dividimos a altura real pela média. Suponha que a altura do teto no edifício do exemplo considerado anteriormente seja de 3,2 m. Consideramos: 3,2 / 2,6 \u003d 1,23, arredonde para cima, resulta em 1,3. Acontece que para aquecer uma casa na Sibéria com uma área de 120 m2 com tetos de 3,2 m, é necessária uma caldeira de 22 kW × 1,3 = 28,6, ou seja, 29 quilowatts.

Também é muito importante que os cálculos corretos levem em consideração a perda de calor do edifício. O calor é perdido em qualquer casa, independentemente do seu design e tipo de combustível. Através de paredes mal isoladas, 35% do ar quente pode escapar, pelas janelas - 10% ou mais

Um piso sem isolamento terá 15% e um telhado - todos 25%. Mesmo um desses fatores, se presente, deve ser levado em consideração. Use um valor especial pelo qual a potência recebida é multiplicada. Possui as seguintes estatísticas:

Através de paredes mal isoladas, 35% do ar quente pode escapar, pelas janelas - 10% ou mais. Um piso sem isolamento terá 15% e um telhado - todos 25%. Mesmo um desses fatores, se presente, deve ser levado em consideração. Use um valor especial pelo qual a potência recebida é multiplicada. Possui as seguintes estatísticas:

• para uma casa de tijolos, madeira ou blocos de espuma, com mais de 15 anos, com bom isolamento, K = 1;
• para outras casas com paredes não isoladas K=1,5;
• se a casa, além das paredes não isoladas, não tiver telhado isolado K = 1,8;
• para uma casa isolada moderna K = 0,6.

Vamos voltar ao nosso exemplo para cálculos - uma casa na Sibéria, para a qual, de acordo com nossos cálculos, é necessário um dispositivo de aquecimento com capacidade de 29 quilowatts.Suponha que esta seja uma casa moderna com isolamento, então K = 0,6. Calculamos: 29 × 0,6 \u003d 17,4. Adicionamos 15-20% para ter uma reserva em caso de geadas extremas.

Assim, calculamos a potência necessária do gerador de calor usando o seguinte algoritmo:

1. 1. Descobrimos a área total da sala aquecida e dividimos por 10. O número de potência específica é ignorado, precisamos de dados iniciais médios.
2. 2. Levamos em consideração a zona climática onde a casa está localizada. Multiplicamos o resultado obtido anteriormente pelo índice do coeficiente da região.
3. 3. Se a altura do teto for diferente de 2,6 m, leve isso em consideração também. Descobrimos o número do coeficiente dividindo a altura real pela altura padrão. A potência da caldeira, obtida tendo em conta a zona climática, é multiplicada por este número.
4. 4. Fazemos uma correção para perda de calor. Multiplicamos o resultado anterior pelo coeficiente de perda de calor.

Colocação de caldeiras para aquecimento na casa

Acima, tratava-se apenas de caldeiras usadas exclusivamente para aquecimento. Se o aparelho for utilizado para aquecer água, a potência nominal deve ser aumentada em 25%

Observe que a reserva para aquecimento é calculada após o ajuste das condições climáticas. O resultado obtido após todos os cálculos é bastante preciso, pode ser usado para selecionar qualquer caldeira: gás, combustível líquido, combustível sólido, elétrico

Cálculo da potência de uma caldeira a gás dependendo da área

Na maioria dos casos, um cálculo aproximado da potência térmica da unidade da caldeira é usado para áreas de aquecimento, por exemplo, para uma casa particular:

• 10 kW por 100 m2;
• 15 kW por 150 m2;
• 20 kW por 200 m2.

Esses cálculos podem ser adequados para um edifício não muito grande com piso de sótão isolado, tetos baixos, bom isolamento térmico, janelas com vidros duplos, mas não mais.

De acordo com os cálculos antigos, é melhor não fazê-lo. Fonte

Infelizmente, apenas alguns edifícios atendem a essas condições. Para realizar o cálculo mais detalhado do indicador de potência da caldeira, é necessário levar em consideração um pacote completo de grandezas inter-relacionadas, incluindo:

• condições atmosféricas na área;
• o tamanho do edifício residencial;
• coeficiente de condutividade térmica da parede;
• o isolamento térmico real do edifício;
• sistema de controle de energia de caldeira a gás;
• a quantidade de calor necessária para DHW.

Cálculo de uma caldeira de aquecimento de circuito único

O cálculo da potência de uma unidade de caldeira de circuito único de modificação de parede ou piso da caldeira usando a relação: 10 kW por 100 m2, deve ser aumentada em 15-20%.

Por exemplo, é necessário aquecer um edifício com uma área de 80 m2.

Cálculo da potência de uma caldeira de aquecimento a gás:

10*80/100*1,2 = 9,60 kW.

No caso em que o tipo de dispositivo necessário não existe na rede de distribuição, é adquirida uma modificação com um tamanho de kW maior. Um método semelhante será usado para fontes de aquecimento de circuito único, sem carga no fornecimento de água quente, e pode ser usado como base para calcular o consumo de gás por uma temporada. Às vezes, em vez do espaço vital, o cálculo é realizado levando em consideração o volume do edifício residencial do apartamento e o grau de isolamento.

Para instalações individuais construídas de acordo com um projeto padrão, com pé direito de 3 m, a fórmula de cálculo é bastante simples.

Outra maneira de calcular a caldeira OK

Nesta opção, são considerados a área construída (P) e o fator de potência específico da unidade caldeira (UMC), dependendo da localização climática da instalação.

Varia em kW:

• 0,7 a 0,9 territórios do sul da Federação Russa;
• 1,0 a 1,2 regiões centrais da Federação Russa;
• 1,2 a 1,5 região de Moscou;
• 1,5 a 2,0 regiões do norte da Federação Russa.

Portanto, a fórmula para o cálculo fica assim:
Mo=P*UMK/10

Por exemplo, a potência necessária de uma fonte de aquecimento para um edifício de 80 m2, localizado na região norte:

Mo \u003d 80 * 2/10 \u003d 16 kW

Se o proprietário instalar uma unidade de caldeira de circuito duplo para aquecimento e água quente, os profissionais aconselham adicionar mais 20% da potência para aquecimento de água ao resultado.

Como calcular a potência de uma caldeira de circuito duplo

O cálculo da produção de calor de uma unidade de caldeira de circuito duplo é realizado com base na seguinte proporção:

10 m2 = 1.000 W + 20% (perda de calor) + 20% (aquecimento de água quente sanitária).

Se o edifício tiver uma área de 200 m2, o tamanho necessário será: 20,0 kW + 40,0% = 28,0 kW

Este é um cálculo estimado, é melhor esclarecê-lo de acordo com a taxa de uso de água do abastecimento de água quente por pessoa. Esses dados são fornecidos no SNIP:

• banheiro - 8,0-9,0 l / min;
• instalação do chuveiro - 9 l/min;
• vaso sanitário - 4,0 l / min;
• misturador na pia - 4 l / min.

A documentação técnica do termoacumulador indica qual a potência de aquecimento da caldeira necessária para garantir um aquecimento de água de alta qualidade.

Para um trocador de calor de 200 l, um aquecedor com uma carga de aproximadamente 30,0 kW será suficiente. Em seguida, calcula-se o desempenho suficiente para o aquecimento e, ao final, os resultados são resumidos.

Cálculo da potência de uma caldeira de aquecimento indireto

Para equilibrar a potência necessária de uma unidade a gás de circuito único com uma caldeira de aquecimento indireto, é necessário estabelecer quanto trocador de calor é necessário para fornecer água quente aos moradores da casa. Usando os dados sobre as normas de consumo de água quente, é fácil estabelecer que o consumo por dia para uma família de 4 pessoas será de 500 litros.

O desempenho de um aquecedor de água de aquecimento indireto depende diretamente da área do trocador de calor interno, quanto maior a bobina, mais energia térmica ela transfere para a água por hora. Você pode detalhar essas informações examinando as características do passaporte para o equipamento.

Fonte

Existem proporções ideais desses valores para a faixa de potência média das caldeiras de aquecimento indireto e o tempo para obter a temperatura desejada:

• 100 l, Mo - 24 kW, 14 min;
• 120 l, Mo - 24 kW, 17 min;
• 200 l, Mo - 24 kW, 28 min.

Ao escolher um aquecedor de água, recomenda-se que aqueça a água em cerca de meia hora. Com base nesses requisitos, a 3ª opção do BKN é preferível.

Uma pergunta banal - por que saber a potência necessária da caldeira

Apesar do fato de que a pergunta parece retórica, ainda parece necessário dar algumas explicações. O fato é que alguns proprietários de casas ou apartamentos ainda conseguem cometer erros, caindo em um ou outro extremo. Ou seja, comprar equipamentos de desempenho térmico obviamente insuficiente, na esperança de economizar dinheiro, ou muito superestimados, de modo que, na opinião deles, é garantido, com grande margem, fornecer calor em qualquer situação.

Ambos estão completamente errados e afetam negativamente tanto a provisão de condições de vida confortáveis ​​quanto a durabilidade do próprio equipamento.

Bem, com a falta de valor calórico, tudo fica mais ou menos claro. Com o início do clima frio do inverno, a caldeira funcionará em sua capacidade máxima, e não é fato que haverá um microclima confortável nos quartos. Isso significa que você terá que “alcançar o calor” com a ajuda de aquecedores elétricos, o que acarretará custos extras consideráveis. E a própria caldeira, funcionando no limite de suas capacidades, provavelmente não durará muito. De qualquer forma, após um ano ou dois, os proprietários percebem claramente a necessidade de substituir a unidade por uma mais potente. De uma forma ou de outra, o custo de um erro é bastante impressionante.

Qualquer que seja a caldeira de aquecimento escolhida, sua potência térmica deve atender a uma certa “harmonia” - cobrir completamente as necessidades de uma casa ou apartamento de energia térmica e ter uma margem operacional razoável

Bem, por que não comprar uma caldeira com uma grande margem, o que pode impedir isso? Sim, é claro, será fornecido aquecimento ambiente de alta qualidade. Mas agora listamos os "contras" dessa abordagem:

- Em primeiro lugar, uma caldeira de maior potência pode custar muito mais por si mesma, e é difícil chamar essa compra de racional.

- Em segundo lugar, com o aumento da potência, as dimensões e o peso da unidade quase sempre aumentam.

Estas são dificuldades de instalação desnecessárias, espaço "roubado", o que é especialmente importante se a caldeira for planejada para ser colocada, por exemplo, na cozinha ou em outro cômodo da área de estar da casa

- Em terceiro lugar, você pode encontrar uma operação antieconômica do sistema de aquecimento - parte dos recursos energéticos gastos será gasto, de fato, em vão.

- Em quarto lugar, o excesso de energia é o desligamento regular e prolongado da caldeira, que, além disso, é acompanhado pelo resfriamento da chaminé e, consequentemente, pela formação abundante de condensado.

- Quinto, se equipamentos potentes nunca são carregados adequadamente, isso não o beneficia. Tal afirmação pode parecer paradoxal, mas é verdade - o desgaste aumenta, a duração da operação sem problemas é significativamente reduzida.

Preços para caldeiras de aquecimento populares

Um excesso de potência da caldeira será apropriado apenas se for planejado conectar um sistema de aquecimento de água para necessidades domésticas - uma caldeira de aquecimento indireto. Bem, ou quando está planejado expandir o sistema de aquecimento no futuro. Por exemplo, nos planos dos proprietários - a construção de uma extensão residencial para a casa.

Por que você não deve selecionar uma caldeira com muita reserva de energia

Com a falta de saída de calor, tudo fica muito claro: o sistema de aquecimento simplesmente não fornecerá o nível de temperatura desejado, mesmo durante a operação contínua. No entanto, como já mencionamos, uma superabundância de poder também pode se tornar um problema sério, cujas consequências são:

• menor eficiência e maior consumo de combustível, especialmente em queimadores de um e dois estágios que não são capazes de modular suavemente o desempenho;
• cronometragem frequente (ligar / desligar) da caldeira, o que interrompe o funcionamento normal e reduz a vida útil do queimador;
• simplesmente um maior custo da caldeira, uma vez que não será aproveitado o rendimento pelo qual foi feito o aumento do pagamento;
• muitas vezes maiores e mais pesados.

Quando a saída de calor excessiva ainda é apropriada

A única razão para escolher uma versão da caldeira muito maior do que o necessário, como já mencionamos, é usá-la em conjunto com um tanque de armazenamento. Um tanque tampão (também um acumulador de calor) é um tanque de armazenamento de um certo volume preenchido com um refrigerante, cujo objetivo é acumular o excesso de energia térmica e distribuí-lo mais racionalmente para aquecer uma casa ou fornecer água quente ( AQS).

Por exemplo, um acumulador de calor é uma excelente solução se o desempenho do circuito de DHW não for suficiente ou quando a caldeira de combustível sólido for cíclica, quando o combustível queimar libera calor máximo e, após a queima, o sistema esfria rapidamente. Além disso, o acumulador de calor é frequentemente usado em conjunto com uma caldeira elétrica, que aquece o tanque durante o período da tarifa de eletricidade noturna reduzida, e durante o dia o calor acumulado é distribuído por todo o sistema, mantendo a temperatura desejada por um longo tempo sem a participação da caldeira.

InstruçõesCaldeiras

Eventualmente

Como você pode ver, o cálculo da capacidade de aquecimento se resume ao cálculo do valor total dos quatro elementos acima.

Nem todos podem determinar a capacidade necessária do fluido de trabalho no sistema com precisão matemática. Portanto, não querendo realizar o cálculo, alguns usuários agem da seguinte forma. Para começar, o sistema é preenchido em cerca de 90%, após o que o desempenho é verificado. Em seguida, sangre o ar acumulado e continue enchendo.

Durante a operação do sistema de aquecimento, ocorre uma diminuição natural no nível do refrigerante como resultado de processos de convecção.Neste caso, há perda de potência e produtividade da caldeira. Isso implica a necessidade de um tanque de reserva com fluido de trabalho, de onde será possível monitorar a perda de refrigerante e, se necessário, reabastecê-lo.