Antes de projetar um sistema de aquecimento, instalar equipamentos de aquecimento, é importante escolher uma caldeira a gás capaz de gerar a quantidade necessária de calor para a sala. Portanto, é importante escolher um dispositivo com tanto poder que seu desempenho seja o mais alto possível e o recurso seja grande.
Falaremos sobre como calcular a potência de uma caldeira a gás com alta precisão e levando em consideração determinados parâmetros. Em nosso artigo, descrevemos em detalhes todos os tipos de perda de calor através de aberturas e estruturas de edifícios, e são fornecidas fórmulas para calculá-las. Um exemplo específico apresenta os recursos da produção de cálculos.
Erros típicos ao escolher uma caldeira
O cálculo correto da potência da caldeira a gás não só economiza em consumíveis, mas também aumenta a eficiência do dispositivo. Os equipamentos cuja transferência de calor exceda a demanda real de calor não funcionarão eficientemente quando, como dispositivo insuficientemente potente, não puder aquecer a sala adequadamente.
Existem modernos equipamentos automatizados que regulam independentemente o suprimento de gás, o que elimina despesas irracionais. Mas se essa caldeira fizer seu trabalho até o limite, sua vida será reduzida.
Como resultado, a eficiência do equipamento diminui, as peças se desgastam mais rapidamente e as formas de condensação. Portanto, torna-se necessário calcular a potência ideal.
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A principal condição para a instalação de uma caldeira a gás é a instalação de uma rede interna de gás conectada a um suprimento centralizado de gás, a um grupo de cilindros ou a um tanque de gás
Ao escolher uma caldeira a gás, é necessário levar em consideração o diâmetro da tubulação dos sistemas de aquecimento e gás. Para instalar uma caldeira de circuito duplo, a casa deve estar equipada com um sistema de abastecimento de água, cuja pressão mínima também exige consideração antes da compra
Para uma escolha competente de uma caldeira a gás, é necessário levar em consideração a pressão na linha de suprimento de gás. Se conectado a uma rede centralizada, é indicado pelo fornecedor de combustível
A potência do equipamento a gás está diretamente relacionada ao tamanho da unidade, tipo de instalação e design
A versão de parede é mais compacta, mas deve-se notar que em 1 minuto a caldeira de parede aquece apenas 0,57 litros de água a 25º. Isso é aceitável para uma casa ou apartamento de verão; para aquecer um prédio grande, você precisa de uma unidade mais potente
As caldeiras a gás de piso são adquiridas se o volume de líquido refrigerante que circula pelo sistema for superior a 150 l. A potência varia de 10 a 55 e mais kW
As caldeiras a gás montadas no piso podem ser usadas como caldeira de aquecimento e como aquecedor de água, capaz de fornecer água simultaneamente a 4 pontos de água
O equipamento de gás de piso para sistemas de aquecimento é produzido em uma ampla gama de modificações, cujo volume pode chegar a 280 l
Condições para a instalação de uma caldeira a gás
Fornecimento de tubulações para equipamentos
Gasoduto para ambiente interno
Dimensões e tipo de design
Opções de energia para opções de parede
Caldeira de chão para uma casa grande
Caldeira como aquecedor de água
Volume de caldeiras a gás de piso
Há uma opinião de que a potência da caldeira depende exclusivamente da área da superfície da sala e, para qualquer residência, o cálculo ideal é de 100 W por 1 m². Portanto, para selecionar a capacidade da caldeira, por exemplo, para uma casa de 100 metros quadrados. m, você precisa de equipamento que gere 100 * 10 = 10.000 watts ou 10 kW.
Tais cálculos estão fundamentalmente errados em relação à aparência de novos materiais de acabamento, melhor isolamento, o que reduz a necessidade de comprar equipamentos de alta potência.
A potência da caldeira a gás é selecionada levando em consideração as características individuais da casa. O equipamento selecionado corretamente funcionará da maneira mais eficiente possível, com consumo mínimo de combustível
Existem duas maneiras de calcular a potência de uma caldeira de aquecimento a gás - manualmente ou usando o programa Valtec especial, projetado para cálculos profissionais de alta precisão.
A energia necessária do equipamento depende diretamente da perda de calor da sala. Depois de aprender a taxa de perda de calor, você pode calcular a potência de uma caldeira a gás ou de qualquer outro dispositivo de aquecimento.
O que é perda de calor na sala?
Qualquer sala tem certas perdas de calor. O calor sai de paredes, janelas, pisos, portas e tetos; portanto, a tarefa de uma caldeira a gás é compensar a quantidade de calor liberado e fornecer uma certa temperatura na sala. Isso requer uma certa energia térmica.
Foi estabelecido experimentalmente que a maior quantidade de calor sai pelas paredes (até 70%). Até 30% da energia térmica pode sair pelo telhado e pelas janelas e até 40% pelo sistema de ventilação. A menor perda de calor nas portas (até 6%) e no piso (até 15%)
Os seguintes fatores afetam a perda de calor em casa.
- A localização da casa. Cada cidade tem suas próprias características climáticas. Nos cálculos de perda de calor, é necessário levar em consideração as características críticas da 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 uma rosa dos ventos está localizada no lado norte; portanto, a perda de calor da parede localizada nessa área será maior. No inverno, o vento frio sopra com grande força dos lados oeste, norte e leste, de modo que a perda de calor dessas paredes será maior.
- A área da sala aquecida. A quantidade de calor residual depende do tamanho da sala, da área de 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 por uma certa quantidade de calor. Para descobrir, você precisa usar dados tabulares e aplicar determinadas fórmulas. Informações sobre a composição de paredes, tetos, pisos e sua espessura podem ser encontradas no plano técnico da habitação.
- Janela e portas. Tamanho, modificação da porta e janelas com vidros duplos. Quanto maior a área das aberturas de janelas e portas, maior a perda de calor. É importante considerar as características de portas instaladas e janelas com vidros duplos nos cálculos.
- Contabilidade de ventilação. A ventilação sempre existe na casa, independentemente da presença de capuzes artificiais. Através das janelas abertas, a sala é ventilada, o movimento do ar é criado quando as portas de entrada são fechadas e abertas, as pessoas se deslocam de uma sala para outra, o que contribui para a saída de ar quente da sala, sua circulação.
Conhecendo os parâmetros acima, você pode não apenas calcular a perda de calor em casa e determinar a potência da caldeira, mas também identificar locais que precisam de isolamento adicional.
Fórmulas para calcular a perda de calor
Essas fórmulas podem ser usadas para calcular a perda de calor não apenas de uma casa particular, mas também de um apartamento. Antes de iniciar os cálculos, é necessário descrever a planta baixa, marcar a localização das paredes em relação aos pontos cardeais, designar janelas, portas e também calcular as dimensões de cada parede, janela e porta.
Para determinar a perda de calor, é necessário conhecer a estrutura da parede, bem como a espessura dos materiais utilizados. Os cálculos levam em consideração alvenaria e isolamento
Ao calcular a perda de calor, duas fórmulas são usadas - com a ajuda da primeira, determine o valor da resistência ao calor do invólucro do edifício, com a ajuda da segunda - perda de calor.
Para determinar a resistência ao calor, use a expressão:
R = B / K
Aqui:
- R - o valor da resistência térmica dos envelopes de construção, medido em (m2* K) / W.
- K - o coeficiente de condutividade térmica do material de que é feita a estrutura envolvente é medido em W / (m * K).
- NO - a espessura do material registrado em metros.
O coeficiente de condutividade térmica K é um parâmetro tabular, a espessura B é retirada do plano técnico da casa.
O coeficiente de condutividade térmica é um valor tabular, depende da densidade e da composição do material, pode ser diferente da tabela, por isso é importante se familiarizar com a documentação técnica do material (+)
A fórmula básica para calcular a perda de calor também é usada:
Q = L × S × dT / R
Na expressão:
- Q - perda de calor, medida em watts.
- S - área de paredes (paredes, pisos, tetos).
- dT - a diferença entre a temperatura desejada do interior e do exterior, medida e registada em C.
- R - valor da resistência térmica da estrutura, m2• C / W, que é encontrado pela fórmula acima.
- eu - coeficiente dependendo da orientação das paredes em relação aos pontos cardeais.
Tendo as informações necessárias em mãos, você pode calcular manualmente a perda de calor de um edifício.
Exemplo de cálculo de perda de calor
Como exemplo, calculamos a perda de calor de uma casa com características especificadas.
A figura mostra um plano da casa para o qual calcularemos a perda de calor. Ao elaborar um plano individual, é importante determinar corretamente a orientação das paredes em relação aos pontos cardeais, calcular a altura, largura e comprimento da estrutura, além de observar a localização das aberturas de janelas e portas, seus tamanhos (+)
Com base no plano, a largura da estrutura é de 10 m, o comprimento é de 12 m, a altura do teto é de 2,7 m, as paredes são orientadas para norte, sul, leste e oeste. Três janelas são construídas na parede ocidental, duas delas com dimensões de 1,5x1,7 m, uma - 0,6x0,3 m.
Ao calcular o telhado, a camada de isolamento, o acabamento e o material de cobertura são levados em consideração. Filmes de vapor e impermeabilização que não afetam o isolamento térmico não são levados em consideração
Portas com dimensões de 1,3 × 2 m estão integradas na parede sul, também existe uma pequena janela de 0,5 × 0,3 m. No lado oriental, existem duas janelas de 2,1 × 1,5 me uma de 1,5 × 1,7 m.
Paredes consistem em três camadas:
- o revestimento das paredes do painel de fibras (isoplita) por fora e por dentro tem 1,2 cm cada, o coeficiente é de 0,05.
- lã de vidro localizada entre as paredes, sua espessura é de 10 cm e o coeficiente é de 0,043.
A resistência térmica de cada parede é calculada separadamente, porque leva em consideração a localização da estrutura em relação aos pontos cardeais, o número e a área das aberturas. Os resultados do cálculo da parede são resumidos.
O piso é multicamada, toda a área é feita de acordo com uma tecnologia, inclui:
- a placa de corte é estriada, sua espessura é de 3,2 cm, o coeficiente de condutividade térmica é de 0,15.
- Camada de nivelamento a seco de aglomerado de 10 cm de espessura com um coeficiente de 0,15.
- isolamento - lã mineral com 5 cm de espessura, coeficiente de 0,039.
Suponha que o piso não tenha escotilhas que pioram a engenharia de calor. Portanto, o cálculo é feito para a área de todos os quartos de acordo com uma única fórmula.
Os limites máximos são constituídos por:
- Escudos de madeira de 4 cm com coeficiente de 0,15.
- lã mineral 15 cm, seu coeficiente é 0,039.
- vapor, camada de impermeabilização.
Suponha que o teto também não tenha acesso ao sótão acima de uma sala residencial ou de serviço público.
A casa está localizada na região de Bryansk, na cidade de Bryansk, onde a temperatura negativa crítica é de -26 graus. Foi estabelecido experimentalmente que a temperatura da Terra é de +8 graus. Temperatura ambiente desejada + 22 graus.
Cálculo da perda de calor na parede
Para encontrar a resistência térmica total de uma parede, é necessário primeiro calcular a resistência térmica de cada uma de suas camadas.
A camada de lã de vidro tem uma espessura de 10 cm, valor que deve ser convertido em metros, ou seja:
B = 10 × 0,01 = 0,1
Recebeu um valor de B = 0,1. O coeficiente de condutividade térmica do isolamento térmico é 0,043. Substitua os dados na fórmula de resistência térmica e obtenha:
Rvidro=0.1/0.043=2.32
Por um exemplo semelhante, calculamos a resistência ao calor da isoplita:
Risopl=0.012/0.05=0.24
A resistência térmica total da parede será igual à soma da resistência térmica de cada camada, uma vez que temos duas camadas de papelão.
R = Rvidro+ 2 × Risopl=2.32+2×0.24=2.8
Ao determinar a resistência térmica total da parede, pode-se encontrar a perda de calor. Para cada parede são calculados separadamente. Calcule Q para a parede norte.
Coeficientes adicionais nos permitem levar em conta nos cálculos as características da perda de calor de paredes localizadas em diferentes partes do mundo
Com base no plano, a parede norte não possui aberturas para janelas, seu comprimento é de 10 m e sua altura é de 2,7 m. Em seguida, a área da parede S é calculada pela fórmula:
Sparede norte=10×2.7=27
Calculamos o parâmetro dT. Sabe-se que a temperatura ambiente crítica para Bryansk é de -26 graus e a temperatura ambiente desejada é de +22 graus. Então
dT = 22 - (- 26) = 48
Para o lado norte, um coeficiente adicional L = 1.1 é levado em consideração.
A tabela mostra os coeficientes de condutividade térmica de alguns materiais utilizados na construção de paredes. Como você pode ver, a lã mineral passa a quantidade mínima de calor através de si mesma, concreto armado - a máxima
Após fazer cálculos preliminares, você pode usar a fórmula para calcular a perda de calor:
Qparedes do norte= 27 × 48 × 1,1 / 2,8 = 509 (W)
Calculamos a perda de calor para o muro ocidental. Com base nos dados, são construídas 3 janelas, duas delas com dimensões de 1,5x1,7 me uma - 0,6x0,3 m. Calculamos a área.
Soeste wall1=12×2.7=32.4.
Da área total do muro ocidental é necessário excluir a área das janelas, porque a perda de calor será diferente. Para fazer isso, você precisa calcular a área.
Swindow1=1.5×1.7=2.55
Swindow2=0.6×0.4=0.24
Para cálculos de perda de calor, usaremos a área da parede sem levar em conta a área das janelas, ou seja:
Sparede oeste=32.4-2.55×2-0.24=25.6
Para o lado ocidental, o coeficiente incremental é 1,05. Substituímos os dados obtidos na fórmula principal para calcular a perda de calor.
Qparede oeste=25.6×1.05×48/2.8=461.
Fazemos cálculos semelhantes para o lado leste. Existem três janelas aqui, uma com dimensões de 1,5x1,7 m, as outras duas - 2,1x1,5 m. Calculamos sua área.
Swindow3=1.5×1.7=2.55
Swindow4=2.1×1.5=3.15
A área da parede oriental é:
Swall1 leste=12×2.7=32.4
Da área total da parede subtraímos os valores da área das janelas:
Sparede leste=32.4-2.55-2×3.15=23.55
O coeficiente adicional para a parede oriental é -1,05. Com base nos dados, calculamos a perda de calor da parede leste.
Qparede leste=1.05×23.55×48/2.8=424
Na parede sul, há uma porta com parâmetros de 1,3x2 me uma janela de 0,5 x 0,3 m. Calculamos sua área.
Swindow5=0.5×0.3=0.15
Sa porta=1.3×2=2.6
A área da parede sul será igual a:
Swall1 sul=10×2.7=27
Determinamos a área da parede, excluindo janelas e portas.
Sparedes sul=27-2.6-0.15=24.25
Calculamos a perda de calor da parede sul, considerando o coeficiente L = 1.
Qparedes sul=1×24.25×48/2.80=416
Após determinar a perda de calor de cada parede, é possível encontrar a perda total de calor pela fórmula:
Qas paredes= Qparedes sul+ Qparede leste+ Qparede oeste+ Qparedes do norte
Substituindo os valores, obtemos:
Qas paredes= 509 + 461 + 424 + 416 = 1810 W
Como resultado, a perda de calor das paredes foi de 1810 watts por hora.
Cálculo das perdas de calor das janelas
Existem 7 janelas na casa, três delas com dimensões 1,5 × 1,7 m, duas - 2,1 × 1,5 m, uma - 0,6 × 0,3 me uma mais - 0,5 × 0,3 m.
As janelas com dimensões de 1,5 × 1,7 m são um perfil de PVC de duas câmaras com vidro I. Na documentação técnica, você pode descobrir que é R = 0,53. As janelas com dimensões de 2,1 × 1,5 m são de duas câmaras com argônio e vidro I; possuem resistência térmica R = 0,75, janelas 0,6 × 0,3 me 0,5 × 0,3 - R = 0,53.
A área da janela foi calculada acima.
Swindow1=1.5×1.7=2.55
Swindow2=0.6×0.4=0.24
Swindow3=2.1×1.5=3.15
Swindow4=0.5×0.3=0.15
Também é importante considerar a orientação das janelas em relação aos pontos cardeais.
Normalmente, a resistência térmica para janelas não precisa ser calculada, este parâmetro é indicado na documentação técnica do produto
Calculamos a perda de calor das janelas ocidentais, considerando o coeficiente L = 1,05. No lado existem 2 janelas com dimensões de 1,5 × 1,7 me uma com 0,6 × 0,3 m.
Qwindow1=2.55×1.05×48/0.53=243
Qwindow2=0.24×1.05×48/0.53=23
As perdas totais totais das janelas ocidentais são
Qsub-janela=243×2+23=509
No lado sul, há uma janela 0,5 × 0,3, seu R = 0,53. Calculamos sua perda de calor levando em consideração o coeficiente de 1.
Qjanela sul=0.15*48×1/0.53=14
No lado oriental, existem 2 janelas com dimensões 2.1 × 1.5 e uma janela 1.5 × 1.7. Calculamos a perda de calor levando em consideração o coeficiente L = 1,05.
Qwindow1=2.55×1.05×48/0.53=243
Qwindow3=3.15×1.05×48/075=212
Resumimos a perda de calor das janelas orientais.
Qjanela leste=243+212×2=667.
A perda total de calor das janelas será igual a:
Qjanelas= Qjanela leste+ Qjanela sul+ Qsub-janela=667+14+509=1190
Total através das janelas sai 1190 watts de energia térmica.
Determinação da perda de calor da porta
A casa tem uma porta, é construída na parede sul, tem dimensões de 1,3 × 2 m. Com base nos dados do passaporte, a condutividade térmica do material da porta é de 0,14, sua espessura é de 0,05 m. Graças a esses indicadores, você pode calcular a resistência térmica da porta.
Ra porta=0.05/0.14=0.36
Para cálculos, você precisa calcular sua área.
Sa porta=1.3×2=2.6
Depois de calcular a resistência térmica e a área, você pode encontrar a perda de calor. A porta está localizada no lado sul, então usamos um fator adicional de 1.
Qa porta=2.6×48×1/0.36=347.
No total, 347 watts de calor saem pela porta.
Cálculo da resistência térmica do piso
De acordo com a documentação técnica, o piso é multicamada, é feito igualmente em toda a área, possui dimensões de 10x12 m e calculamos sua área.
Sgênero=10×12=210.
A composição do piso inclui placas, aglomerado e isolamento.
Na tabela, você encontra os coeficientes de condutividade térmica de alguns materiais usados para cobrir o piso. Este parâmetro também pode ser especificado na documentação técnica dos materiais e pode diferir da tabela
A resistência térmica deve ser calculada para cada camada de piso separadamente.
RPranchas=0.032/0.15=0.21
Raglomerado=0.01/0.15= 0.07
Rvai isolar=0.05/0.039=1.28
A resistência total ao calor do piso é:
Rgênero= RPranchas+ Raglomerado+ Rvai isolar=0.21+0.07+1.28=1.56
Dado que no inverno a temperatura da Terra é mantida em +8 graus, a diferença de temperatura será igual a:
dT = 22-8 = 14
Usando cálculos preliminares, é possível encontrar a perda de calor em casa pelo piso.
Ao calcular a perda de calor do piso, são levados em consideração os materiais que afetam o isolamento térmico (+)
Ao calcular a perda de calor do piso, levamos em consideração o coeficiente L = 1.
Qgênero=210×14×1/1.56=1885
A perda total de calor do piso é de 1885 watts.
Cálculo da perda de calor através do teto
Ao calcular a perda de calor do teto, uma camada de lã mineral e painéis de madeira são levados em consideração. O vapor e a impermeabilização não participam do processo de isolamento térmico, portanto, não o levamos em consideração. Para os cálculos, precisamos encontrar a resistência térmica das tábuas de madeira e uma camada de lã mineral. Utilizamos seus coeficientes de condutividade térmica e espessura.
Rder escudo=0.04/0.15=0.27
Rmin.=0.05/0.039=1.28
A resistência total ao calor será igual à soma de Rder escudo e Rmin..
Ro telhado=0.27+1.28=1.55
A área do teto é igual ao piso.
S o teto = 120
A seguir, o cálculo da perda de calor do teto, considerando o coeficiente L = 1.
Qo teto=120×1×48/1.55=3717
Total através do teto vai 3717 watts.
A tabela mostra os aquecedores populares para tetos e seus coeficientes de condutividade térmica. A espuma de poliuretano é o isolamento mais eficaz; a palha tem o maior coeficiente de perda de calor.
Para determinar a perda total de calor em casa, é necessário adicionar a perda de calor das paredes, janelas, portas, teto e piso.
Qtotal= 1810 + 1190 + 347 + 1885 + 3717 = 8949 W
Para aquecer uma casa com os parâmetros especificados, é necessária uma caldeira a gás, suportando uma potência de 8949 W ou cerca de 10 kW.
Determinação da perda de calor levando em consideração a infiltração
A infiltração é um processo natural de troca de calor entre o ambiente externo que ocorre durante o movimento de pessoas pela casa, ao abrir portas de entrada, janelas.
Para calcular a perda de calor para ventilação, você pode usar a fórmula:
Qinf= 0,33 × K × V × dT
Na expressão:
- K - a taxa calculada de troca de ar, para salas de estar, use um coeficiente de 0,3, para salas com aquecimento - 0,8, para cozinha e banheiro - 1.
- V - o volume da sala, calculado tendo em conta a altura, comprimento e largura.
- dT - diferença de temperatura entre o ambiente e o prédio.
Uma fórmula semelhante pode ser usada se a ventilação estiver instalada na sala.
Se houver ventilação artificial na casa, é necessário usar a mesma fórmula usada na infiltração, basta substituir os parâmetros de exaustão em vez de K e calcular o dT levando em consideração a temperatura do ar que entra.
A altura da sala é de 2,7 m, largura - 10 m, comprimento - 12 M. Conhecendo esses dados, você pode encontrar seu volume.
V = 2,7 × 10 × 12 = 324
A diferença de temperatura será igual a
dT = 48
Como coeficiente K, tomamos o indicador 0,3. Então
Qinf=0.33×0.3×324×48=1540
Q deve ser adicionado ao indicador total estimado Qinf. Eventualmente
Qtotal=1540+8949=10489.
No total, considerando a infiltração da perda de calor em casa, será de 10489 watts ou 10,49 kW.
Cálculo da potência da caldeira
Ao calcular a capacidade da caldeira, é necessário usar um fator de segurança de 1,2. Ou seja, o poder será igual a:
W = Q × k
Aqui:
- Q - perda de calor do edifício.
- k - factor de segurança.
No nosso exemplo, substitua Q = 9237 W e calcule a potência da caldeira necessária.
W = 10489 × 1,2 = 12587 W.
Dado o fator de segurança, a capacidade necessária da caldeira para aquecer uma casa é de 120 m2 igual a aproximadamente 13 kW.
Instruções em vídeo: como calcular a perda de calor em casa e a energia da caldeira usando o programa Valtec.
O cálculo competente da perda de calor e da potência de uma caldeira a gás, utilizando fórmulas ou métodos de software, permite determinar com alta precisão os parâmetros necessários do equipamento, o que possibilita excluir custos irracionais de combustível.
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