Como calcular você mesmo o sistema de aquecimento de uma casa particular

Cálculo hidráulico do abastecimento de água

Obviamente, a "imagem" do cálculo do calor para aquecimento não pode ser completa sem o cálculo de características como o volume e a velocidade do refrigerante. Na maioria dos casos, o refrigerante é água comum em estado líquido ou gasoso de agregação.

Recomenda-se que o volume real do líquido de refrigeração seja calculado somando todas as cavidades no sistema de aquecimento. Ao usar uma caldeira de circuito único, esta é a melhor opção. Ao usar caldeiras de circuito duplo no sistema de aquecimento, é necessário levar em consideração o consumo de água quente para fins higiênicos e outros domésticos

O cálculo do volume de água aquecida por uma caldeira de circuito duplo para fornecer água quente aos moradores e aquecer o refrigerante é feito pela soma do volume interno do circuito de aquecimento e as necessidades reais dos usuários em água aquecida.

O volume de água quente no sistema de aquecimento é calculado pela fórmula:

W=k*P, onde

• W é o volume do transportador de calor;
• P é a potência da caldeira de aquecimento;
• k é o fator de potência (o número de litros por unidade de potência é 13,5, o intervalo é de 10 a 15 litros).

Como resultado, a fórmula final fica assim:

W=13,5*P

A velocidade do refrigerante é a avaliação dinâmica final do sistema de aquecimento, que caracteriza a taxa de circulação do fluido no sistema.

Este valor ajuda a avaliar o tipo e o diâmetro da tubulação:

V=(0,86*P*μ)/∆T, onde

• P - potência da caldeira;
• μ – eficiência da caldeira;
• ∆T é a diferença de temperatura entre a água de alimentação e a água de retorno.

Usando os métodos de cálculo hidráulico acima, será possível obter parâmetros reais que são a “base” do futuro sistema de aquecimento.

Determinação da potência da caldeira

Para manter a diferença de temperatura entre o ambiente e a temperatura dentro da casa, é necessário um sistema de aquecimento autônomo que mantenha a temperatura desejada em todos os cômodos de uma casa particular.

A base do sistema de aquecimento são diferentes tipos de caldeiras: combustível líquido ou sólido, elétrico ou a gás.

A caldeira é o nó central do sistema de aquecimento que gera calor. A principal característica da caldeira é a sua potência, nomeadamente a taxa de conversão da quantidade de calor por unidade de tempo.

Tendo calculado a carga térmica para aquecimento, obtemos a potência nominal necessária da caldeira.

Para um apartamento comum de vários cômodos, a potência da caldeira é calculada pela área e potência específica:

R_caldeira=(S_{instalações}*R_específico)/10, onde

• S_{instalações}- a área total da sala aquecida;
• R_específico– potência específica em relação às condições climáticas.

Mas esta fórmula não leva em consideração as perdas de calor, que são suficientes em uma casa particular.

Existe outra proporção que leva esse parâmetro em consideração:

R_caldeira=(Q_perdas*S)/100, onde

• R_caldeira– potência da caldeira;
• Q_perdas- perda de calor;
• S - área aquecida.

A potência nominal da caldeira deve ser aumentada. A reserva é necessária se for planejado o uso da caldeira para aquecimento de água no banheiro e na cozinha.

Na maioria dos sistemas de aquecimento de casas particulares, recomenda-se o uso de um tanque de expansão, no qual o suprimento de refrigerante será armazenado. Cada casa particular precisa de abastecimento de água quente

Para fornecer uma reserva de energia da caldeira, o fator de segurança K deve ser adicionado à última fórmula:

R_caldeira=(Q_perdas*S*K)/100, onde

K - será igual a 1,25, ou seja, a potência de projeto da caldeira será aumentada em 25%.

Assim, a potência da caldeira permite manter a temperatura padrão do ar nas salas do edifício, além de ter um volume inicial e adicional de água quente na casa.

Cálculo da potência térmica do sistema de aquecimento

A potência térmica do sistema de aquecimento é a quantidade de calor que precisa ser gerada na casa para uma vida confortável durante a estação fria.

Cálculo térmico da casa

Existe uma relação entre a área total de aquecimento e a potência da caldeira. Ao mesmo tempo, a potência da caldeira deve ser maior ou igual à potência de todos os dispositivos de aquecimento (radiadores).O cálculo padrão de engenharia de calor para instalações residenciais é o seguinte: 100 W de potência por 1 m² de área aquecida mais 15 - 20% da reserva.

O cálculo do número e da potência dos dispositivos de aquecimento (radiadores) deve ser realizado individualmente para cada ambiente. Cada radiador tem uma determinada saída de calor. Em radiadores seccionais, a potência total é a soma da potência de todas as seções utilizadas.

Em sistemas de aquecimento simples, os métodos acima para calcular a potência são suficientes. A exceção são os edifícios com arquitetura fora do padrão que possuem grandes áreas envidraçadas, tetos altos e outras fontes de perda adicional de calor. Nesse caso, será necessária uma análise e cálculo mais detalhados usando fatores multiplicadores.

Cálculo termotécnico tendo em conta as perdas de calor da casa

O cálculo da perda de calor em casa deve ser realizado para cada cômodo separadamente, levando em consideração janelas, portas e paredes externas.

Em mais detalhes, os seguintes dados são usados ​​para dados de perda de calor:

• Espessura e material das paredes, revestimentos.
• Estrutura e material do telhado.
• Tipo de fundação e material.
• Tipo de vitrificação.
• Tipo de piso.

Para determinar a potência mínima necessária do sistema de aquecimento, levando em consideração as perdas de calor, você pode usar a seguinte fórmula:

Qt (kWh) = V × ΔT × K ⁄ 860, onde:

Qt é a carga de calor na sala.

V é o volume da sala aquecida (largura × comprimento × altura), m³.

ΔT é a diferença entre a temperatura do ar externo e a temperatura interna necessária, °C.

K é o coeficiente de perda de calor do edifício.

860 - conversão do coeficiente para kWh.

O coeficiente de perda de calor do edifício K depende do tipo de construção e do isolamento da sala:

A diferença entre a temperatura do ar externo e a temperatura interna necessária ΔT é determinada com base nas condições climáticas específicas e no nível de conforto exigido na casa. Por exemplo, se a temperatura externa for -20 °C e estiver previsto +20 °C no interior, então ΔT = 40 °C.

Cálculo da perda de calor em casa

Esses dados serão necessários para determinar a potência necessária do sistema de aquecimento, ou seja, a caldeira, e a potência de calor de cada radiador separadamente. Para fazer isso, você pode usar nossa calculadora de perda de calor online. Eles precisam ser calculados para cada cômodo da casa que possui uma parede externa.

Exame. A perda de calor calculada de cada quarto é dividida pela sua quadratura e obtemos a perda de calor específica em W/m². Eles geralmente variam de 50 a 150 W/sq. m. Se os seus números são muito diferentes dos dados, então talvez tenha cometido um erro. As perdas de calor dos cômodos do pavimento superior são as maiores, seguidas das perdas de calor do primeiro andar e as menores são nos cômodos dos pavimentos intermediários.

Visão geral dos programas para cálculos hidráulicos

Em essência, qualquer cálculo hidráulico de sistemas de aquecimento de água é considerado uma tarefa difícil de engenharia. Para resolvê-lo, foram desenvolvidos diversos pacotes de software que facilitam a implementação de tal procedimento.

Você pode tentar realizar um cálculo hidráulico do sistema de aquecimento no shell do Excel, usando fórmulas prontas. No entanto, podem ocorrer os seguintes problemas:

• Grande erro. Em muitos casos, um ou dois esquemas de tubulação são tomados como exemplo de cálculo hidráulico para sistemas de aquecimento. Encontrar os mesmos cálculos para o coletor é problemático;
• Para levar em conta corretamente a resistência em termos de hidráulica da tubulação, são necessários dados de referência, que não estão disponíveis no formulário. Eles precisam ser pesquisados ​​e inseridos adicionalmente.

Oventrop CO

O programa mais simples e claro para o cálculo hidráulico da rede de calor. Uma interface intuitiva e configurações flexíveis podem ajudá-lo a lidar rapidamente com os momentos invisíveis da entrada de dados. Pequenos problemas podem aparecer durante a primeira configuração do complexo. Você precisará inserir todos os parâmetros do sistema, começando pelo material dos próprios tubos e terminando com a colocação dos elementos de aquecimento.

Distingue-se pela flexibilidade das configurações, a capacidade de fazer o cálculo hidráulico mais simples do fornecimento de calor tanto para uma nova rede de aquecimento quanto para atualizar uma antiga. Destaca-se dos substitutos com uma boa interface gráfica.

Insta-Therm HCR

O pacote de software é calculado para resistência profissional em termos de hidráulica do sistema de aquecimento. A versão gratuita tem muitas contra-indicações. O escopo de uso é o projeto de fornecimento de calor em grandes edifícios públicos e industriais.

Em condições práticas, para o fornecimento autônomo de calor de apartamentos e casas particulares, o cálculo hidráulico nem sempre é feito. No entanto, isso pode levar a uma deterioração na operação do sistema de aquecimento e a uma rápida quebra de seus componentes - aquecedores, tubos e caldeira. Para evitar isso, é necessário calcular os parâmetros do sistema a tempo e compará-los com os reais para a posterior otimização da operação de fornecimento de calor.

HERZ C.O.

Caracteriza-se pela flexibilidade das configurações, a capacidade de fazer um cálculo hidráulico simplificado do aquecimento tanto para um novo sistema de fornecimento de calor quanto para atualizar um antigo. Difere dos análogos em uma interface gráfica conveniente.

Características da seleção de uma bomba de circulação

A bomba é selecionada de acordo com dois critérios:

1. A quantidade de líquido bombeado, expressa em metros cúbicos por hora (m³/h).
2. Cabeça expressa em metros (m).

Com pressão, tudo fica mais ou menos claro - essa é a altura até a qual o líquido deve ser elevado e é medida do ponto mais baixo ao mais alto ou até a próxima bomba, se o projeto prevê mais de uma.

Volume do tanque de expansão

Todo mundo sabe que um líquido tende a aumentar de volume quando aquecido. Para que o sistema de aquecimento não pareça uma bomba e não flua em todas as costuras, existe um tanque de expansão no qual a água deslocada do sistema é coletada.

Que volume deve ser comprado ou feito um tanque?

É simples, conhecer as características físicas da água.

O volume calculado de refrigerante no sistema é multiplicado por 0,08. Por exemplo, para um refrigerante de 100 litros, o tanque de expansão terá um volume de 8 litros.

Vamos falar sobre a quantidade de fluido bombeado com mais detalhes.

O consumo de água no sistema de aquecimento é calculado de acordo com a fórmula:

G = Q / (c * (t2 - t1)), onde:

• G - consumo de água no sistema de aquecimento, kg/s;
• Q é a quantidade de calor que compensa a perda de calor, W;
• c - capacidade calorífica específica da água, esse valor é conhecido e igual a 4200 J/kg * ᵒС (observe que quaisquer outros transportadores de calor apresentam desempenho inferior em relação à água);
• t2 é a temperatura do refrigerante que entra no sistema, ᵒС;
• t1 é a temperatura do refrigerante na saída do sistema, ᵒС;

Recomendação! Para uma estadia confortável, o delta de temperatura do transportador de calor na entrada deve ser de 7 a 15 graus. A temperatura do piso no sistema "piso quente" não deve ser superior a 29ᵒ C. Portanto, você terá que descobrir por si mesmo que tipo de aquecimento será instalado na casa: haverá baterias, um “piso quente” ou uma combinação de vários tipos.

O resultado desta fórmula fornecerá a taxa de fluxo de refrigerante por segundo de tempo para reabastecer as perdas de calor, então este indicador é convertido em horas.

Adendo! Muito provavelmente, a temperatura durante a operação variará dependendo das circunstâncias e da estação, por isso é melhor adicionar imediatamente 30% da reserva a este indicador.

Considere o indicador da quantidade estimada de calor necessária para compensar as perdas de calor.

Talvez este seja o critério mais complexo e importante que exige conhecimento de engenharia, que deve ser abordado com responsabilidade.

Se esta for uma casa particular, o indicador pode variar de 10 a 15 W / m² (esses indicadores são típicos de "casas passivas") a 200 W / m² ou mais (se for uma parede fina sem isolamento ou isolamento insuficiente) .

Na prática, as organizações de construção e comércio tomam como base o indicador de perda de calor - 100 W / m².

Recomendação: Calcule este indicador para uma determinada casa na qual um sistema de aquecimento será instalado ou reconstruído. Para fazer isso, são usadas calculadoras de perda de calor, enquanto as perdas para paredes, telhados, janelas e pisos são calculadas separadamente. Esses dados permitirão descobrir quanto calor é fisicamente liberado pela casa para o ambiente em uma determinada região com seus próprios regimes climáticos.

Multiplicamos o valor da perda calculada pela área da casa e depois o substituímos na fórmula de consumo de água.

Agora você deve lidar com uma questão como o consumo de água no sistema de aquecimento de um prédio de apartamentos.

Cálculo de perda de calor e caldeira para aquecimento doméstico online

Com a ajuda de nossa calculadora para calcular o aquecimento de uma casa particular, você pode descobrir facilmente a potência da caldeira necessária para aquecer seu aconchegante “ninho”.

Como você lembra, para calcular a taxa de perda de calor, você precisa conhecer vários valores dos principais componentes da casa, que juntos representam mais de 90% das perdas totais. Para sua conveniência, adicionamos à calculadora apenas os campos que você pode preencher sem conhecimento especial:

• vidros;
• isolamento térmico;
• a proporção da área de janelas e piso;
• Temperatura exterior;
• o número de paredes voltadas para o exterior;
• qual quarto está acima do calculado;
• altura da sala;
• área do quarto.

Depois de obter o valor da perda de calor em casa, é usado um fator de correção de 1,2 para calcular a potência necessária da caldeira.

Como trabalhar na calculadora

Lembre-se que quanto mais espessa a vidraça e melhor o isolamento térmico, menor será a potência de aquecimento necessária.

Para obter resultados, você precisa responder às seguintes perguntas:

1. Escolha um dos tipos de vidro propostos (vidro triplo ou duplo, vidro duplo convencional).
2. Como suas paredes são isoladas? Isolamento sólido e espesso de algumas camadas de lã mineral, espuma de poliestireno, EPPS para o norte e a Sibéria. Talvez você viva na Rússia Central e uma camada de isolamento seja suficiente para você. Ou você é um daqueles que constrói uma casa nas regiões do sul e um tijolo oco duplo é adequado para ele.
3. Qual é a sua proporção de área de janela para piso, em %. Se você não conhece esse valor, ele é calculado de maneira muito simples: divida a área do piso pela área da janela e multiplique por 100%.
4. Insira a temperatura mínima de inverno por algumas estações e arredonde. Não use a temperatura média para invernos, caso contrário você corre o risco de obter uma caldeira menor e a casa não será aquecida o suficiente.
5. Calculamos para toda a casa ou apenas para uma parede?
6. O que está acima do nosso quarto. Se você tem uma casa de um andar, selecione o tipo de sótão (frio ou quente), se o segundo andar, então uma sala aquecida.
7. A altura dos tetos e a área da sala são necessárias para calcular o volume do apartamento, que por sua vez é a base de todos os cálculos.

Exemplo de cálculo:

• casa térrea na região de Kaliningrado;
• comprimento da parede 15 e 10 m, isolado com uma camada de lã mineral;
• pé direito 3 m;
• 6 janelas de 5 m2 de uma janela com vidro duplo;
• a temperatura mínima nos últimos 10 anos é de 26 graus;
• calculamos para todas as 4 paredes;
• de cima de um sótão aquecido quente;

A área da nossa casa é de 150 m2, e a área das janelas é de 30 m2. 30/150*100 = 20% de relação entre a janela e o piso.

Sabemos todo o resto, selecionamos os campos apropriados na calculadora e concluímos que nossa casa perderá 26,79 kW de calor.

26,79 * 1,2 \u003d 32,15 kW - a capacidade de aquecimento necessária da caldeira.

Classificação dos sistemas de aquecimento de uma casa particular

Em primeiro lugar, os sistemas de aquecimento diferem no tipo de refrigerante e são:

• água, a mais comum e prática;
• ar, cuja variação é um sistema de fogo aberto (ou seja, uma lareira clássica);
• elétrico, o mais conveniente de usar.

Por sua vez, os sistemas de aquecimento de água em uma casa particular são classificados de acordo com o tipo de fiação e são de tubo único, coletor e tubo duplo. Além disso, para eles também há uma classificação de acordo com o transportador de energia necessário para o funcionamento do dispositivo de aquecimento (gás, combustível sólido ou líquido, eletricidade) e de acordo com o número de circuitos (1 ou 2). Esses sistemas também são divididos por material de tubulação (cobre, aço, polímeros).

Seleção do elemento de aquecimento

As caldeiras são condicionalmente divididas em vários grupos, dependendo do tipo de combustível usado:

• elétrico;
• combustível líquido;
• gás;
• combustível sólido;
• combinado.

Entre todos os modelos propostos, os mais populares são os dispositivos que operam com gás. É este tipo de combustível que é relativamente rentável e acessível. Além disso, equipamentos desse tipo não requerem conhecimentos e habilidades especiais para sua manutenção, e a eficiência dessas unidades é bastante alta, das quais outras unidades idênticas em funcionalidade não podem se orgulhar. Mas, ao mesmo tempo, as caldeiras a gás só são apropriadas se sua casa estiver conectada a uma rede de gás centralizada.

Determinação da potência da caldeira

Antes de calcular o aquecimento, é necessário determinar o rendimento do aquecedor, pois a eficiência da instalação térmica depende desse indicador. Portanto, uma unidade de serviço pesado consumirá muitos recursos de combustível, enquanto uma unidade de baixa potência não poderá fornecer aquecimento de ambiente de alta qualidade. É por esta razão que o cálculo do sistema de aquecimento é um processo importante e responsável.

Você não pode entrar em fórmulas complexas para calcular o desempenho da caldeira, mas simplesmente use a tabela abaixo. Indica a área da estrutura aquecida e a potência do aquecedor, que pode criar condições de temperatura completas para viver nela.

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.