Cum se calculează puterea unui cazan de încălzire pe gaz: formule și exemplu de calcul

Înainte de a proiecta un sistem de încălzire sau de a instala echipamente de încălzire, este important să selectați un cazan pe gaz capabil să genereze cantitatea necesară de căldură pentru cameră. Prin urmare, este important să alegeți un dispozitiv de o astfel de putere încât performanța acestuia să fie cât mai mare posibil și resursele sale sunt lungi.

Vă vom spune cum să calculați puterea unui cazan pe gaz cu mare precizie și ținând cont de anumiți parametri. Articolul pe care l-am prezentat descrie în detaliu toate tipurile de pierderi de căldură prin deschideri și structuri de clădiri și oferă formule pentru calcularea acestora. Un exemplu specific introduce caracteristicile calculelor.

Greșeli tipice la alegerea unui cazan

Calculul corect al puterii unui cazan pe gaz nu numai că va economisi consumabile, dar va crește și eficiența dispozitivului. Echipamentul a cărui putere termică depășește cerințele reale de căldură va funcționa ineficient atunci când, fiind un dispozitiv insuficient de puternic, nu poate încălzi camera în mod corespunzător.

Există echipamente automate moderne care reglează în mod independent alimentarea cu gaz, ceea ce elimină costurile inutile. Dar dacă un astfel de cazan își desfășoară activitatea la limita capacităților sale, atunci durata de viață a acestuia este redusă.

Ca urmare, eficiența echipamentului scade, piesele se uzează mai repede și se formează condens. Prin urmare, este necesar să se calculeze puterea optimă.

Există o părere că puterea cazanului depinde numai de suprafața camerei, iar pentru orice casă, calculul optim ar fi de 100 W pe 1 mp. Prin urmare, pentru a selecta puterea cazanului, de exemplu, pentru o casă de 100 mp. m, veți avea nevoie de echipamente care generează 100*10=10000 W sau 10 kW.

Astfel de calcule sunt fundamental incorecte din cauza apariției noilor materiale de finisare și a materialelor de izolare îmbunătățite, care reduc necesitatea achiziționării de echipamente de mare putere.

Puterea cazanului pe gaz este selectată ținând cont de caracteristicile individuale ale locuinței. Echipamentul selectat corect va funcționa cât mai eficient posibil cu un consum minim de combustibil

Calculați puterea cazan pe gaz încălzirea se poate face în două moduri - manual sau folosind un program special Valtec, care este conceput pentru calcule profesionale de înaltă precizie.

Puterea necesară a echipamentului depinde direct de pierderea de căldură a încăperii. Odată ce cunoașteți rata de pierdere de căldură, puteți calcula puterea unui cazan pe gaz sau a oricărui alt dispozitiv de încălzire.

Ce este pierderea de căldură în cameră?

Orice cameră are anumite pierderi de căldură. Căldura iese din pereți, ferestre, podele, uși, tavane, astfel încât sarcina unui cazan pe gaz este să compenseze cantitatea de căldură care iese și să asigure o anumită temperatură în cameră. Acest lucru necesită o anumită putere termică.

S-a stabilit experimental că cea mai mare cantitate de căldură scapă prin pereți (până la 70%). Până la 30% din energia termică poate scăpa prin acoperiș și ferestre și până la 40% prin sistemul de ventilație. Cea mai mică pierdere de căldură la uși (până la 6%) și podele (până la 15%)

Următorii factori influențează pierderile de căldură la domiciliu.

• Amplasarea casei. Fiecare oraș are propriile sale caracteristici climatice.La calcularea pierderilor de căldură, este necesar să se țină cont de temperatura negativă critică caracteristică regiunii, precum și de temperatura medie și durata sezonului de încălzire (pentru calcule precise folosind programul).
• Amplasarea pereților în raport cu direcțiile cardinale. Se știe că roza vânturilor este situată în partea de nord, astfel încât pierderea de căldură a unui perete situat în această zonă va fi cea mai mare. Iarna, vântul rece bate cu mare forță dinspre vest, nord și est, astfel că pierderile de căldură ale acestor pereți vor fi mai mari.
• Zona camerei încălzite. Cantitatea de căldură pierdută depinde de dimensiunea încăperii, de suprafața pereților, tavanelor, ferestrelor, ușilor.
• Ingineria termica a structurilor de constructii. Orice material are propriul coeficient de rezistență termică și coeficient de transfer de căldură - capacitatea de a trece o anumită cantitate de căldură prin el însuși. Pentru a le afla, trebuie să utilizați date tabelare, precum și să aplicați anumite formule. Informații despre compoziția pereților, tavanelor, pardoselilor și grosimea acestora pot fi găsite în planul tehnic al locuinței.
• Deschideri de ferestre și uși. Dimensiune, modificare usi si geamuri termopan. Cu cât suprafața ferestrelor și ușilor este mai mare, cu atât pierderile de căldură sunt mai mari. Este important să țineți cont de caracteristicile ușilor instalate și ale ferestrelor termopan atunci când faceți calcule.
• Contabilitatea ventilației. Ventilația există întotdeauna în casă, indiferent de prezența hotei artificiale. Camera este ventilată prin ferestre deschise; mișcarea aerului este creată atunci când ușile de la intrare sunt închise și deschise, oamenii se deplasează din cameră în cameră, ceea ce ajută aerul cald să părăsească încăperea și să-l circule.

Cunoscând parametrii de mai sus, nu puteți doar să calculați pierderi de căldură acasă si determina puterea cazanului, dar si identifica locurile care necesita izolare suplimentara.

Formule pentru calcularea pierderilor de căldură

Aceste formule pot fi folosite pentru a calcula pierderile de căldură nu numai într-o casă privată, ci și într-un apartament. Înainte de a începe calculele, este necesar să desenați un plan de etaj, să notați locația pereților în raport cu direcțiile cardinale, să desemnați ferestrele, ușile și, de asemenea, să calculați dimensiunile fiecărui perete, fereastră și ușă.

Pentru a determina pierderile de căldură, este necesar să se cunoască structura peretelui, precum și grosimea materialelor utilizate. Calculele iau în considerare zidăria și izolația

La calcularea pierderilor de căldură se folosesc două formule - folosind prima, se determină valoarea rezistenței termice a structurilor de închidere, iar folosind a doua se determină pierderea de căldură.

Pentru a determina rezistența termică, utilizați expresia:

R = B/K

Aici:

• R – valoarea rezistenței termice a structurilor de închidere, măsurată în (m²*K)/W.
• K – coeficientul de conductivitate termică a materialului din care este realizată structura de închidere, măsurat în W/(m*K).
• ÎN – grosimea materialului, înregistrată în metri.

Coeficientul de conductivitate termică K este un parametru tabelar, grosimea B este luată din planul tehnic al casei.

Coeficientul de conductivitate termică este o valoare tabelară, depinde de densitatea și compoziția materialului, poate diferi de cel tabelat, de aceea este important să citiți documentația tehnică a materialului (+)

Se folosește și formula de bază pentru calcularea pierderilor de căldură:

Q = L × S × dT/R

În expresia:

• Q – pierderi de căldură, măsurate în W.
• S – suprafața structurilor de închidere (pereți, podele, tavane).
• dT – diferența dintre temperaturile interioare și exterioare dorite se măsoară și se înregistrează în C.
• R – valoarea rezistenței termice a structurii, m²•C/W, care se găsește folosind formula de mai sus.
• L – coeficient în funcţie de orientarea pereţilor faţă de punctele cardinale.

Având la îndemână informațiile necesare, puteți calcula manual pierderile de căldură ale unei anumite clădiri.

Exemplu de calcul al pierderilor de căldură

De exemplu, să calculăm pierderea de căldură a unei case cu caracteristicile date.

Figura prezintă un plan de casă pentru care vom calcula pierderile de căldură. Când se elaborează un plan individual, este important să se determine corect orientarea pereților în raport cu punctele cardinale, să se calculeze înălțimea, lățimea și lungimea structurii și, de asemenea, să se noteze locațiile deschiderilor ferestrelor și ușilor, dimensiunile acestora (+ )

Pe baza planului, latimea structurii este de 10 m, lungimea este de 12 m, inaltimea tavanului este de 2,7 m, peretii sunt orientati spre nord, sud, est si vest. In peretele vestic sunt construite 3 ferestre, doua dintre ele au dimensiunile de 1,5x1,7 m, una - 0,6x0,3 m.

La calcularea acoperișului se ia în considerare stratul de izolație, materialul de finisare și de acoperiș. Foliile de vapori și hidroizolații care nu afectează izolarea termică nu sunt luate în considerare

In peretele sudic sunt incadrate usi cu dimensiunile de 1,3x2 m, exista si o fereastra mica de 0,5x0,3 m. Pe latura de est sunt doua ferestre de 2,1x1,5 m si una de 1,5x1,7 m.

Pereții sunt formați din trei straturi:

• placare perete cu plăci de fibre (izoplast) la exterior și la interior - 1,2 cm fiecare, coeficient - 0,05.
• vata de sticla situata intre pereti, grosimea sa este de 10 cm si coeficientul este de 0,043.

Rezistența termică a fiecărui perete se calculează separat, deoarece Se ia în considerare locația structurii în raport cu punctele cardinale, numărul și aria deschiderilor. Rezultatele calculelor pe pereți sunt rezumate.

Pardoseala este multistratificată, realizată folosind aceeași tehnologie în întreaga zonă și include:

• placă tăiată și cu canelură, grosimea sa este de 3,2 cm, coeficientul de conductivitate termică este de 0,15.
• un strat de PAL uscat de nivelare cu o grosime de 10 cm și un coeficient de 0,15.
• izolatie – vata minerala grosime 5 cm, coeficient 0,039.

Să presupunem că podeaua nu are trape în subsol sau deschideri similare care afectează ingineria de încălzire. În consecință, calculul se face pentru suprafața tuturor incintelor folosind o singură formulă.

Plafoanele sunt realizate din:

• panouri din lemn de 4 cm cu un coeficient de 0,15.
• vata minerală este de 15 cm, coeficientul său este de 0,039.
• strat de abur și hidroizolație.

Să presupunem că nici tavanul nu are acces la podul de deasupra livingului sau a camerei de utilitate.

Casa este situată în regiunea Bryansk, în orașul Bryansk, unde temperatura negativă critică este de -26 de grade. S-a stabilit experimental că temperatura pământului este de +8 grade. Temperatura dorită a camerei + 22 de grade.

Calculul pierderilor de căldură ale pereților

Pentru a găsi rezistența termică totală a unui perete, mai întâi trebuie să calculați rezistența termică a fiecărui strat.

Stratul de vată de sticlă are o grosime de 10 cm Această valoare trebuie convertită în metri, adică:

B = 10 × 0,01 = 0,1

Am obtinut valoarea B=0,1. Coeficientul de conductivitate termică al izolației termice este de 0,043. Înlocuim datele în formula rezistenței termice și obținem:

R_sticlă=0.1/0.043=2.32

Folosind un exemplu similar, să calculăm rezistența la căldură a izoplitului:

R_izopl=0.012/0.05=0.24

Rezistenta termica totala a peretelui va fi egala cu suma rezistentei termice a fiecarui strat, in conditiile in care avem doua straturi de placa de fibre.

R=R_sticlă+2×R_izopl=2.32+2×0.24=2.8

Determinând rezistența termică totală a peretelui, puteți găsi pierderile de căldură. Pentru fiecare perete sunt calculate separat. Să calculăm Q pentru peretele de nord.

Coeficienții suplimentari fac posibilă luarea în considerare în calcule a particularităților pierderilor de căldură de la pereții aflați în diferite direcții ale lumii

Pe baza planului, peretele de nord nu are deschideri pentru ferestre, lungimea sa este de 10 m, înălțimea este de 2,7 m. Apoi aria peretelui S este calculată prin formula:

S_{peretele de nord}=10×2.7=27

Să calculăm parametrul dT. Se știe că temperatura ambientală critică pentru Bryansk este de -26 de grade, iar temperatura dorită a camerei este de +22 de grade. Apoi

dT=22-(-26)=48

Pentru partea de nord se ia în considerare coeficientul suplimentar L=1,1.

Tabelul prezintă coeficienții de conductivitate termică ai unor materiale care sunt utilizate în construcția pereților. După cum puteți vedea, vata minerală transmite cantitatea minimă de căldură prin ea însăși, betonul armat - maxim

După efectuarea calculelor preliminare, puteți utiliza formula pentru a calcula pierderea de căldură:

Q_{peretele de nord}=27×48×1,1/2,8=509 (L)

Să calculăm pierderea de căldură pentru peretele vestic. Pe baza datelor, există 3 ferestre încorporate, două dintre ele au dimensiuni de 1,5x1,7 m și una - 0,6x0,3 m. Să calculăm aria.

S_{pereți de rezervă1}=12×2.7=32.4.

Este necesar să excludem zona ferestrelor din suprafața totală a peretelui vestic, deoarece pierderea lor de căldură va fi diferită. Pentru a face acest lucru, trebuie să calculați suprafața.

S_fereastra1=1.5×1.7=2.55

S_{fereastra 2}=0.6×0.4=0.24

Pentru a calcula pierderea de căldură, vom folosi zona peretelui fără a ține cont de zona ferestrelor, adică:

S_{pereți de rezervă}=32.4-2.55×2-0.24=25.6

Pentru partea de vest, coeficientul suplimentar este 1,05. Înlocuim datele obținute în formula de bază pentru calcularea pierderilor de căldură.

Q_{pereți de rezervă}=25.6×1.05×48/2.8=461.

Facem calcule similare pentru partea de est. Aici sunt 3 ferestre, una are dimensiunile de 1,5x1,7 m, celelalte două – 2,1x1,5 m. Le calculăm aria.

S_fereastra3=1.5×1.7=2.55

S_fereastra4=2.1×1.5=3.15

Zona zidului estic este:

S_{zidurile estice1}=12×2.7=32.4

Din suprafața totală a peretelui scădem valorile suprafeței ferestrei:

S_{zidurile estice}=32.4-2.55-2×3.15=23.55

Coeficientul suplimentar pentru peretele estic este -1,05. Pe baza datelor, calculăm pierderile de căldură ale peretelui estic.

Q_{zidurile estice}=1.05×23.55×48/2.8=424

Pe peretele sudic se află o ușă cu parametri de 1,3x2 m și o fereastră de 0,5x0,3 m. Le calculăm aria.

S_fereastra5=0.5×0.3=0.15

S_uşă=1.3×2=2.6

Suprafața peretelui sudic va fi egală cu:

S_{zidurile sudice1}=10×2.7=27

Determinăm zona peretelui fără a ține cont de ferestre și uși.

S_{zidurile sudice}=27-2.6-0.15=24.25

Calculăm pierderea de căldură a peretelui sudic ținând cont de coeficientul L=1.

Q_{zidurile sudice}=1×24.25×48/2.80=416

După ce ați determinat pierderea de căldură a fiecărui perete, puteți găsi pierderea totală de căldură a acestora folosind formula:

Q_ziduri=Q_{zidurile sudice}+Q_{zidurile estice}+Q_{pereți de rezervă}+Q_{peretele de nord}

Înlocuind valorile, obținem:

Q_ziduri=509+461+424+416=1810 W

Ca urmare, pierderea de căldură de la pereți s-a ridicat la 1810 W pe oră.

Calculul pierderilor termice ale ferestrelor

In casa sunt 7 ferestre, trei dintre ele au dimensiunile de 1,5x1,7 m, doua - 2,1x1,5 m, una - 0,6x0,3 m si inca una - 0,5x0,3 m.

Ferestrele cu dimensiunile de 1,5×1,7 m sunt un profil PVC cu două camere cu I-glass. Din documentația tehnică puteți afla că R=0,53. Ferestrele cu dimensiunile de 2,1x1,5 m, cu doua camere cu argon si sticla I, au o rezistenta termica de R=0,75, ferestrele 0,6x0,3 m si 0,5x0,3 - R=0,53.

Suprafața ferestrei a fost calculată mai sus.

S_fereastra1=1.5×1.7=2.55

S_{fereastra 2}=0.6×0.4=0.24

S_fereastra3=2.1×1.5=3.15

S_fereastra4=0.5×0.3=0.15

De asemenea, este important să se ia în considerare orientarea ferestrelor în raport cu direcțiile cardinale.

De obicei, rezistența termică pentru ferestre nu trebuie calculată; acest parametru este indicat în documentația tehnică a produsului

Să calculăm pierderile de căldură ale ferestrelor de vest, ținând cont de coeficientul L=1,05. Pe lateral sunt 2 ferestre cu dimensiunile de 1,5×1,7 m si una cu dimensiunile de 0,6×0,3 m.

Q_fereastra1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_{fereastra 2}=0.24×1.05×48/0.53=23

În total, pierderile totale ale ferestrelor de vest sunt

Q_{încuie geamurile}=243×2+23=509

Pe partea de sud este o fereastră de 0,5×0,3, R=0,53. Să calculăm pierderea de căldură ținând cont de coeficientul 1.

Q_{ferestre de sud}=0.15*48×1/0.53=14

Pe laturile de est sunt 2 ferestre cu dimensiunile 2,1×1,5 si o fereastra 1,5×1,7. Să calculăm pierderile de căldură ținând cont de coeficientul L=1,05.

Q_fereastra1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_fereastra3=3.15×1.05×48/075=212

Să rezumam pierderile de căldură ale ferestrelor estice.

Q_{ferestre de est}=243+212×2=667.

Pierderea totală de căldură a ferestrelor va fi egală cu:

Q_ferestre=Q_{ferestre de est}+Q_{ferestre de sud}+Q_{încuie geamurile}=667+14+509=1190

În total, 1190 W de energie termică iese prin ferestre.

Determinarea pierderilor de căldură ale ușii

Casa are o singură ușă, este construită în peretele sudic, are dimensiuni de 1,3x2 m. Pe baza datelor pașaportului, conductivitatea termică a materialului ușii este de 0,14, grosimea sa este de 0,05 m. Datorită acestor indicatori, temperatura rezistența ușii poate fi calculată.

R_ușile=0.05/0.14=0.36

Pentru calcule trebuie să-i calculați aria.

S_ușile=1.3×2=2.6

După calcularea rezistenței termice și a suprafeței, se poate găsi pierderea de căldură. Ușa este situată pe partea de sud, așa că folosim un factor suplimentar de 1.

Q_ușile=2.6×48×1/0.36=347.

În total, 347 W de căldură iese prin uşă.

Calculul rezistenței termice a pardoselii

Conform documentatiei tehnice, pardoseala este multistratificata, realizata identic pe toata suprafata, si are dimensiuni de 10x12 m. Sa ii calculam suprafata.

S_gen=10×12=210.

Pardoseala este formata din placi, PAL si izolatie.

Din tabel puteți afla coeficienții de conductivitate termică ai unor materiale folosite la pardoseli. Acest parametru poate fi indicat și în documentația tehnică a materialelor și poate diferi de tabel

Rezistența termică trebuie calculată pentru fiecare strat de pardoseală separat.

R_scânduri=0.032/0.15=0.21

R_PAL=0.01/0.15= 0.07

R_izola=0.05/0.039=1.28

Rezistenta termica totala a pardoselii este:

R_gen=R_scânduri+R_PAL+R_izola=0.21+0.07+1.28=1.56

Având în vedere că iarna temperatura pământului rămâne la +8 grade, diferența de temperatură va fi egală cu:

dT=22-8=14

Folosind calcule preliminare, puteți găsi pierderea de căldură a unei case prin podea.

La calcularea pierderilor de căldură în pardoseală, se iau în considerare materialele care afectează izolarea termică (+)

La calcularea pierderilor de căldură în pardoseală, luăm în considerare coeficientul L=1.

Q_gen=210×14×1/1.56=1885

Pierderea totală de căldură în pardoseală este de 1885 W.

Calculul pierderilor de căldură prin tavan

La calcularea pierderii de căldură a tavanului, se ia în considerare un strat de vată minerală și panouri din lemn. Aburul și hidroizolația nu sunt implicate în procesul de izolare termică, așa că nu ținem cont de el. Pentru calcule, trebuie să găsim rezistența termică a panourilor de lemn și a unui strat de vată minerală. Folosim coeficienții lor de conductivitate termică și grosimea.

R_{scutul satului}=0.04/0.15=0.27

R_min.vată=0.05/0.039=1.28

Rezistența termică totală va fi egală cu suma lui R_{scutul satului} și R_min.vată.

R_acoperișuri=0.27+1.28=1.55

Zona tavanului este aceeași cu podeaua.

S _tavan = 120

În continuare, se calculează pierderile de căldură ale tavanului, ținând cont de coeficientul L=1.

Q_tavan=120×1×48/1.55=3717

Un total de 3717 W trece prin tavan.

Tabelul prezintă materialele de izolare populare pentru tavane și coeficienții lor de conductivitate termică. Spuma poliuretanică este cea mai eficientă izolație; paiele au cel mai mare coeficient de pierdere de căldură

Pentru a determina pierderea totală de căldură a unei case, este necesar să se adună pierderile de căldură ale pereților, ferestrelor, ușilor, tavanului și podelei.

Q_{în general}=1810+1190+347+1885+3717=8949 W

Pentru a încălzi o casă cu parametrii specificați, aveți nevoie de un cazan pe gaz care suportă o putere de 8949 W sau aproximativ 10 kW.

Determinarea pierderilor de căldură ținând cont de infiltrație

Infiltrarea este un proces natural de schimb de căldură între mediul exterior, care are loc atunci când oamenii se deplasează prin casă, la deschiderea ușilor și ferestrelor de la intrare.

Pentru a calcula pierderea de căldură pentru ventilatie poti folosi formula:

Q_inf=0,33×K×V×dT

În expresia:

• K - rata de schimb de aer calculată, pentru sufragerie coeficientul este de 0,3, pentru camerele încălzite - 0,8, pentru bucătărie și baie - 1.
• V - volumul camerei, calculat luand in considerare inaltimea, lungimea si latimea.
• dT - diferenta de temperatura intre mediu si cladirea de locuit.

O formulă similară poate fi utilizată dacă ventilația este instalată în cameră.

Dacă există ventilație artificială în casă, este necesar să folosiți aceeași formulă ca pentru infiltrare, înlocuiți doar parametrii de evacuare în loc de K și calculați dT ținând cont de temperatura aerului de intrare.

Înălțimea camerei este de 2,7 m, lățimea este de 10 m, lungimea este de 12 m. Cunoscând aceste date, puteți găsi volumul acesteia.

V=2,7 × 10 × 12=324

Diferența de temperatură va fi egală

dT=48

Luăm 0,3 ca coeficient K. Apoi

Q_inf=0.33×0.3×324×48=1540

Q trebuie adăugat la indicatorul total calculat Q_inf. În cele din urmă

Q_{în general}=1540+8949=10489.

În total, ținând cont de infiltrație, pierderea de căldură a casei va fi de 10489 W sau 10,49 kW.

Calculul puterii cazanului

La calcularea puterii cazanului, este necesar să se folosească un factor de siguranță de 1,2. Adică puterea va fi egală cu:

W = Q × k

Aici:

• Q - pierderea de căldură a clădirii.
• k - factor de securitate.

În exemplul nostru, înlocuim Q = 9237 W și calculăm puterea necesară a cazanului.

L=10489×1,2=12587 L.

Ținând cont de factorul de siguranță, puterea necesară a cazanului pentru încălzirea unei case este de 120 m² egal cu aproximativ 13 kW.

Concluzii și video util pe această temă

Instrucțiuni video: cum se calculează pierderea de căldură acasă și puterea cazanului folosind programul Valtec.

Calculul competent al pierderilor de căldură și al puterii unui cazan pe gaz folosind formule sau metode software vă permite să determinați cu mare precizie parametrii necesari ai echipamentului, ceea ce face posibilă eliminarea costurilor nerezonabile cu combustibil.

Vă rugăm să scrieți comentarii în formularul de bloc de mai jos. Spuneți-ne cum ați calculat pierderile de căldură înainte de a cumpăra echipament de încălzire pentru propria casetă sau casă de țară. Pune întrebări, împărtășește informații și fotografii pe această temă.