Carico termico sul riscaldamento e altri parametri di

02-10-2018
Riscaldamento

L'argomento di questo articolo è la definizione del carico termico sul riscaldamento e di altri parametri che devono essere calcolati per un sistema di riscaldamento autonomo. Il materiale si concentra principalmente sui proprietari di case private, lontano dalle apparecchiature per il riscaldamento e che necessitano delle formule e degli algoritmi più semplici.

Quindi vai.

Il nostro compito è imparare come calcolare i parametri di base del riscaldamento.

Ridondanza e calcolo accurato

Fin dall'inizio è necessario specificare una sottigliezza di calcoli: i valori assolutamente esatti di perdita di calore attraverso il pavimento, il soffitto e le pareti, che l'impianto di riscaldamento deve compensare, sono quasi impossibili da calcolare. Puoi solo parlare di un certo grado di affidabilità delle stime.

Il motivo è che troppi fattori influenzano la perdita di calore:

  • Resistenza termica di pareti divisorie e tutti gli strati di materiali di finitura.
  • La presenza o l'assenza di ponti freddi.
  • Rosa dei venti e la posizione della casa sul terreno.
  • Il lavoro di ventilazione (che, a sua volta, dipende ancora dalla forza e dalla direzione del vento).
  • Grado di isolamento di finestre e pareti.

Ci sono delle buone notizie. Praticamente tutte le moderne caldaie per il riscaldamento e gli impianti di riscaldamento distribuiti (pavimenti riscaldati, convettori elettrici ea gas, ecc.) Sono dotati di termostati che misurano il consumo di calore in base alla temperatura ambiente.

Termostato caldaia a gas remoto.

Dal punto di vista pratico, ciò significa che la potenza termica in eccesso influirà solo sulla modalità di riscaldamento: ad esempio, 5 kWh di calore non saranno dati in un'ora di funzionamento continuo con una potenza di 5 kW, ma in 50 minuti di funzionamento con una potenza di 6 kW. I prossimi 10 minuti, la caldaia o l'altro dispositivo di riscaldamento si manterrà in modalità standby, senza consumare elettricità o energia.

Pertanto: nel caso del calcolo del carico termico, il nostro compito è determinare il suo valore minimo consentito.

L'unica eccezione alla regola generale è associata al funzionamento delle classiche caldaie a combustibile solido ed è dovuta al fatto che la diminuzione della loro produzione di calore è associata a un grave calo di efficienza dovuto alla combustione incompleta del carburante. Il problema è risolto installando un accumulatore di calore nel circuito e regolando i riscaldatori con le testine termiche.

Lo schema più semplice di riscaldamento con un accumulatore di calore.

Dopo l'accensione, la caldaia funziona a piena potenza e con la massima efficienza fino alla completa combustione di carbone o legna da ardere; quindi l'accumulatore di calore accumulato consumato calore viene speso per mantenere la temperatura ottimale nella stanza.

Anche la maggior parte degli altri parametri che devono essere calcolati consentono una certa ridondanza. Tuttavia, su questo - nelle sezioni pertinenti dell'articolo.

Elenco di parametri

Quindi, cosa dovremmo effettivamente considerare?

  • Il carico termico totale sul riscaldamento della casa. Corrisponde alla potenza minima richiesta della caldaia o alla potenza totale degli apparecchi nel sistema di riscaldamento distribuito.
  • La necessità di calore in una stanza separata.
  • Il numero di sezioni del radiatore sezionale e la dimensione del registro corrispondente a un determinato valore di potenza termica.

Nota: per i riscaldatori già pronti (convettori, radiatori a piastre, ecc.) I produttori di solito indicano la potenza termica totale nella documentazione di accompagnamento.

Nei siti Web dei produttori, puoi anche trovare convenienti calcolatrici e tabelle per il calcolo del numero di sezioni.
  • Il diametro della condotta in grado di riscaldare l'acqua per fornire il flusso di calore necessario.
  • Parametri della pompa di circolazione, che aziona il liquido di raffreddamento nel circuito con i parametri specificati.
  • La dimensione del vaso di espansione per compensare l'espansione termica del liquido di raffreddamento.

Andiamo alle formule.

Carico di calore

Uno dei principali fattori che influenzano il suo valore è il grado di isolamento della casa. SNiP 23-02-2003, che regola la protezione termica degli edifici, normalizza questo fattore, ricavando i valori raccomandati di resistenza termica delle mura per ogni regione del paese.

Daremo due modi per eseguire i calcoli: per gli edifici conformi a SNiP 23-02-2003 e per le case con resistenza termica non standardizzata.

Resistenza termica normalizzata

Le istruzioni per il calcolo dell'emissione di calore in questo caso hanno questo aspetto:

  • 60 watt per 1 m3 di volume totale (inclusi i muri) della casa vengono presi come valore di base.
  • A ciascuna finestra vengono inoltre aggiunti 100 watt di calore a questo valore.. Per ogni porta che conduce alla strada - 200 watt.
Sul riproduttore d'immagini, la perdita di calore attraverso le finestre è chiaramente visibile.
  • Un ulteriore fattore viene utilizzato per compensare le perdite che aumentano nelle regioni fredde.
Paese Regione fattore
Krasnodar, Yalta, Sochi 0,7 - 0,9
Mosca e regione, San Pietroburgo 1.2 - 1.3
Irkutsk, Khabarovsk 1.5 - 1.6
Chukotka, Yakutia 1.8 - 2.0

Ad esempio, eseguiamo un calcolo per una casa che misura 12 * 12 * 6 metri con dodici finestre e due porte sulla strada situata a Sebastopoli (la temperatura media di gennaio è + 3 ° C).

  1. Il volume riscaldato è 12 * 12 * 6 = 864 metri cubi.
  2. La potenza termica base è 864 * 60 = 51,840 watt.
  3. Le finestre e le porte aumenteranno leggermente: 51840+ (12 * 100) + (2 * 200) = 53440.
  4. Il clima eccezionalmente mite, dovuto alla vicinanza del mare, ci costringerà a utilizzare un coefficiente regionale di 0,7. 53440 * 0,7 = 37408 watt. È su questo valore e puoi navigare.
La vicinanza del mare rende miti gli inverni di Crimea.

Resistenza termica non anormalizzata

Cosa fare se la qualità dell'isolamento domestico è sensibilmente migliore o peggiore di quanto raccomandato? In questo caso, per stimare il carico di calore, è possibile utilizzare la formula del modulo Q = V * Dt * K / 860.

In esso:

  • Q - potenza termica apprezzata in kilowatt.
  • V è il volume riscaldato in metri cubi.
  • Dt è la differenza di temperatura tra la strada e la casa. Di solito, il delta viene preso tra il valore consigliato per la costruzione di uso interno (+18 - + 22С) e la temperatura minima media della strada nel mese più freddo degli ultimi anni.

Cerchiamo di chiarire: contare sul minimo assoluto è più corretto in linea di principio; Tuttavia, ciò comporterà costi eccessivi per la caldaia e i dispositivi di riscaldamento, la cui piena capacità sarà richiesta solo una volta ogni pochi anni. Il prezzo di una leggera sottostima dei parametri calcolati è una certa diminuzione della temperatura nella stanza al picco del freddo, che può essere facilmente compensata accendendo riscaldatori aggiuntivi.

  • K - coefficiente di isolamento, che può essere preso dalla tabella sottostante. I valori intermedi del coefficiente sono derivati ​​per approssimazione.
Descrizione dell'edificio Coefficiente di isolamento
3 - 4 Posa in mezzo-mattone, o parete della doga, o foglio profilato sul telaio; vetratura a pannello singolo
2 - 2.9 Muratura, finestre con doppi vetri su cornici di legno
1 - 1.9 Mattone in muratura e mezzo; finestre a pannello singolo
0,6 - 0,9 Riscaldamento esterno con polyfoam o lana minerale; finestre a doppi vetri a risparmio energetico a due camere

Ripetiamo i calcoli per la nostra casa a Sebastopoli, precisando che le sue pareti sono pareti in muratura spessa 40 cm (roccia sedimentaria porosa) senza finiture esterne, e la vetratura è realizzata con finestre a vetro singolo.

La casa da una conchiglia senza finitura esterna.
  1. Si presume che il coefficiente di isolamento termico sia 1,2.
  2. Abbiamo calcolato il volume della casa in precedenza; è uguale a 864 m3.
  3. Prenderemo la temperatura interna pari allo SNiP raccomandato per le regioni con un picco più basso di temperature superiore a -31С - +18 gradi. Informazioni sul minimo medio suggeriranno gentilmente la famosa enciclopedia su Internet: è pari a -0,4C.
  4. Il calcolo, quindi, avrà la forma Q = 864 * (18 - -0.4) * 1.2 / 860 = 22.2 kW.

Come è facile vedere, il calcolo ha dato un risultato che differisce da quello ottenuto dal primo algoritmo di una volta e mezza. Il motivo, in primo luogo, è che il minimo medio utilizzato da noi è notevolmente diverso dal minimo assoluto (circa -25 ° C). Aumentando il delta della temperatura di una volta e mezzo esattamente nello stesso momento aumenterà la richiesta di calore stimata dell'edificio.

I giorni gelidi sono persino in Crimea.

Gcal

Nel calcolare la quantità di energia termica ricevuta da un edificio o da una stanza, insieme a kilowattora, viene utilizzato un altro valore: le gigacalorie. Corrisponde alla quantità di calore necessaria per riscaldare 1000 tonnellate di acqua a 1 grado alla pressione di 1 atmosfera.

Come ricalcolare i kilowatt della produzione di calore in gigacalorie di calore consumato? È semplice: una gigacalorie è pari a 1162,2 kW / h. Pertanto, con una potenza massima della fonte di calore di 54 KW, il carico orario massimo sul riscaldamento sarà 54 / 1162,2 = 0,046 Gcal * ora.

È utile: per ogni regione del paese, le autorità locali regolano il consumo di calore in gigcaloria per metro quadrato di spazio durante il mese. Il valore medio nella Federazione Russa è 0,0342 Gcal / m2 al mese.

È nelle gigacalorie che il costo del calore viene misurato dai moderni contatori di calore.

stanza

Come calcolare il fabbisogno di calore per una singola stanza? Qui, gli stessi schemi di calcolo sono usati come per la casa nel suo insieme, con un singolo emendamento. Se una stanza riscaldata confina con una stanza senza i propri dispositivi di riscaldamento, è inclusa nel calcolo.

Quindi, se un corridoio con una dimensione di 1,2 * 4 * 3 metri confina con una stanza di 4 * 5 * 3 metri, la potenza di riscaldamento del riscaldatore viene calcolata per un volume di 4 * 5 * 3 + 1.2 * 4 * 3 = 60 + 14, 4 = 74,4 m3.

Apparecchi di riscaldamento

Radiatori sezionali

In generale, le informazioni sul flusso di calore per sezione sono sempre disponibili sul sito Web del produttore.

Se è sconosciuto, puoi fare affidamento sui seguenti valori approssimativi:

  • Sezione di ghisa - 160 watt.
  • Sezione bimetallica - 180 watt.
  • Sezione in alluminio - 200 watt.
Il radiatore in alluminio è all'avanguardia grazie all'elevata conduttività termica e alle alette sviluppate.

Come sempre, ci sono una serie di sottigliezze. Con una connessione laterale di un radiatore con 10 o più sezioni, la variazione di temperatura tra il prossimale e il rivestimento e le sezioni finali sarà piuttosto significativa.

A proposito: l'effetto non funzionerà se il rivestimento è collegato diagonalmente o dal basso verso il basso.

Inoltre, i produttori di riscaldatori di solito specificano la potenza per un delta di temperatura molto specifico tra il radiatore e l'aria, pari a 70 gradi. La dipendenza del flusso di calore su Dt è lineare: se la batteria è 35 gradi più calda dell'aria, la potenza termica della batteria sarà esattamente la metà di quella dichiarata.

Ad esempio, quando la temperatura dell'aria nella stanza è + 20 ° C e la temperatura del refrigerante in + 55 ° C, la potenza della sezione in alluminio della dimensione standard sarà 200 / (70/35) = 100 watt. Per fornire una potenza di 2 kW, sono necessarie 2000/100 = 20 sezioni.

registri

I registri self-made si distinguono nell'elenco dei dispositivi di riscaldamento.

Nel registro foto - riscaldamento.

I produttori per ovvi motivi non possono specificare la loro capacità termica; tuttavia, è facile da calcolare da soli.

  • Per la prima sezione del registro (tubo orizzontale di dimensioni note), la potenza è uguale al prodotto del suo diametro esterno e lunghezza in metri, il delta di temperatura tra il refrigerante e l'aria in gradi e un coefficiente costante di 36,5356.
  • Per le sezioni successive che si trovano nel flusso verso l'alto di aria calda, viene utilizzato un fattore aggiuntivo di 0,9.

Analizziamo un altro esempio: calcoliamo il flusso di calore per un registro a quattro file con un diametro di sezione di 159 mm, una lunghezza di 4 metri e una temperatura di 60 gradi in una stanza con una temperatura interna di + 20 ° C.

  1. Le temperature delta nel nostro caso sono 60-20 = 40C.
  2. Trasformiamo il diametro del tubo in metri. 159 mm = 0,159 m.
  3. Calcola la potenza termica della prima sezione. Q = 0,159 * 4 * 40 * 36,5356 = 929,46 watt.
  4. Per ogni sezione successiva, la potenza sarà pari a 929,46 * 0,9 = 836,5 watt.
  5. La potenza totale sarà di 929,46 + (836,5 * 3) = 3500 (arrotondato) watt.

Diametro della condotta

Come determinare il valore minimo del diametro interno del tubo di riempimento o rivestimento per il dispositivo di riscaldamento? Non saliremo nelle zone selvagge e useremo la tabella contenente i risultati finali per la differenza tra il flusso e il flusso di ritorno di 20 gradi. Questo valore è tipico per i sistemi autonomi.

La velocità di flusso massima del liquido di raffreddamento non deve superare 1,5 m / s per evitare il rumore; più spesso sono guidati dalla velocità di 1 m / s.

A portate elevate, l'acqua fa rumore ai raccordi e alle transizioni di diametro. Difficilmente questo rumore ti delizierà di notte.
Diametro interno, mm Potenza termica del circuito, W alla portata, m / s
0.6 0.8 1
8 2450 3270 4090
10 3830 5110 6390
12 5520 7360 9200
15 8620 11500 14370
20 15330 20440 25550
25 23950 31935 39920
32 39240 52320 65400
40 61.315 81750 102.190
50 95800 127.735 168.670

Ad esempio, per una caldaia da 20 kW, il diametro interno minimo del riempimento con una portata di 0,8 m / s sarà pari a 20 mm.

Nota: il diametro interno è vicino al telecomando (passaggio condizionale) del tubo di acciaio. I tubi di plastica e metallo-plastica sono solitamente contrassegnati con un diametro esterno, che è 6-10 mm più grande rispetto a quello interno. Pertanto, un tubo di polipropilene con una dimensione di 26 mm ha un diametro interno di 20 mm.

Il diametro interno del tubo di plastica è uguale alla differenza tra il diametro esterno e il doppio dello spessore della parete.

Pompa di circolazione

Due parametri della pompa sono importanti per noi: la sua testa e le sue prestazioni. In una casa privata, a qualsiasi lunghezza ragionevole del circuito, la pressione minima per le pompe più economiche è di 2 metri (0,2 kgf / cm2): è questo valore differenziale che fa circolare l'impianto di riscaldamento dei condomini.

La prestazione richiesta viene calcolata con la formula G = Q / (1.163 * Dt).

In esso:

  • G - Produttività (m3 / ora).
  • Q è la potenza del circuito in cui è installata la pompa (KW).
  • Dt è la differenza di temperatura tra le condotte dirette e di ritorno in gradi (in un sistema stand-alone, il valore tipico è Dt = 20С).

Per un circuito con un carico termico di 20 kilowatt, con un delta di temperatura standard, la capacità di progetto sarà 20 / (1.163 * 20) = 0,86 m3 / ora.

Molte pompe hanno un controllo di capacità step o stepless.

Serbatoio di espansione

Uno dei parametri che devono essere calcolati per un sistema autonomo è il volume del serbatoio di espansione.

Il calcolo esatto si basa su una serie piuttosto lunga di parametri:

  • Temperatura e tipo di refrigerante. Il coefficiente di espansione dipende non solo dal grado di riscaldamento delle batterie, ma anche dal loro riempimento: le miscele di acqua e glicole si espandono di più.
  • Massima pressione di esercizio nel sistema.
  • Pressione di carico del serbatoio, a seconda, a sua volta, della pressione idrostatica del circuito (l'altezza del punto superiore del circuito sopra il serbatoio di espansione).

C'è, tuttavia, una sfumatura che rende possibile semplificare notevolmente il calcolo. Se una sottostima del volume della cisterna può al massimo portare ad un azionamento costante della valvola di sicurezza, e nel peggiore dei casi - alla distruzione del circuito, allora il suo volume in eccesso non danneggerà nulla.

Questo è il motivo per cui un serbatoio viene solitamente prelevato con uno spostamento pari a 1/10 della quantità totale di refrigerante nel sistema.

Suggerimento: per scoprire il volume del circuito, è sufficiente riempirlo d'acqua e scaricarlo in una ciotola di misurazione.

Il vaso di espansione può essere installato ovunque nel circuito chiuso autonomo.

conclusione

Speriamo che i suddetti schemi di calcolo semplificheranno la vita del lettore e lo libereranno da molti problemi. Come al solito, il video allegato all'articolo offrirà ulteriori informazioni alla sua attenzione.

Buona fortuna!