Come progettare, calcolare e determinare potenza dell'impianto di riscaldamento per la casa senza coinvolgere specialisti? Questa domanda interessa a molti.

Selezione del tipo di caldaia

Determina quale fonte di calore sarà più accessibile e conveniente per te. Questi possono essere elettricità, gas, carbone e combustibili liquidi. E in base a questo, scegli il tipo di caldaia. Questa è una questione molto importante che dovrebbe essere risolta prima.

1. Caldaia elettrica. Nello spazio post-sovietico non è affatto richiesto, poiché l'uso dell'elettricità per riscaldare gli ambienti è molto costoso e ciò richiede un funzionamento impeccabile della rete elettrica, cosa che non è possibile.
2. Una caldaia a gas. Questo è il massimo migliore opzione, economico e conveniente. Sono completamente sicuri e possono essere installati in cucina. Il gas ha il coefficiente più alto azione utile e se hai la possibilità di connetterti a tubi del gas, quindi installare una caldaia del genere.
3. Caldaia a combustibile solido. Presuppone la presenza costante di una persona che aggiungerà carburante. La potenza termica di tali caldaie non è costante e la temperatura nella stanza oscillerà continuamente.
4. Caldaia a combustibile liquido. Causa gravi danni all'ambiente, ma se non c'è altra alternativa, esistono attrezzature speciali per i rifiuti della caldaia.

Determinare la potenza del sistema di riscaldamento: semplici passaggi

Per effettuare i calcoli di cui abbiamo bisogno, dobbiamo determinare i seguenti parametri:

• Piazza premesse. Viene presa in considerazione l'area totale dell'intera casa e non solo le stanze che si prevede di riscaldare. Indicato con la lettera S.
• Specifica energia caldaia a seconda delle condizioni climatiche. Determinato a seconda zona climatica in cui si trova la tua casa. Ad esempio, per il sud - 0,7-0,9 kW, per il nord - 1,5-2,0 kW. Ma in media, per comodità e semplicità di calcolo, puoi prendere 1. Lo denotiamo con la lettera W.

Quindi, potenza specifica della caldaia = (S*W) /10.

Questo indicatore determina se questo dispositivo supporterà quanto richiesto regime di temperatura a casa tua. Se la potenza della caldaia è inferiore a quella necessaria secondo i calcoli, la caldaia non sarà in grado di riscaldare la stanza e sarà fresca. E se la potenza supera quella necessaria, si verificherà un notevole consumo eccessivo di carburante e quindi costi finanziari. La potenza del sistema di riscaldamento e la sua razionalità dipendono da questo indicatore.

Quanti radiatori sono necessari per fornire tutta la potenza dell'impianto di riscaldamento?

Per rispondere a questa domanda, puoi utilizzare una formula molto semplice: moltiplica l'area della stanza riscaldata per 100 e dividi per la potenza di una sezione della batteria.

Diamo uno sguardo più da vicino:

• poiché le nostre camere sono di dimensioni diverse, sarebbe opportuno tenerne conto ciascuna separatamente;
• 100 Watt è il valore di potenza medio per metro quadrato di ambiente, che fornisce la temperatura più adatta e confortevole;
• potenza di una sezione del radiatore di riscaldamento: questo valore è individuale per diversi radiatori e dipende dal materiale con cui sono realizzati. Se non disponi di tali informazioni, puoi prendere il valore di potenza medio di una sezione dei radiatori moderni: 180-200 Watt.

Materiale, da cui è realizzato il radiatore è un punto molto importante, perché da esso dipendono la sua resistenza all'usura e il trasferimento di calore. L'acciaio e la ghisa hanno una bassa potenza di sezione. Potenza massima Quelle anodizzate sono diverse: la loro potenza di sezione è di 215 W, un'eccellente protezione contro la corrosione, hanno una garanzia fino a 30 anni, il che, ovviamente, incide sul costo di tali batterie. Ma tenendo conto di tutti i fattori, risparmiando in questo caso non ne vale la pena.

1.
2.
3.
4.

Prima di iniziare l'installazione sistema autonomo riscaldamento dentro la propria casa o appartamento, il proprietario deve avere un progetto. La sua creazione da parte di specialisti implica, tra le altre cose, che la potenza termica verrà calcolata per una stanza avente una certa area e volume. Nella foto puoi vedere come potrebbe apparire l'impianto di riscaldamento di una casa privata.

La necessità di calcolare la potenza termica dell'impianto di riscaldamento

La necessità di calcolare l'energia termica necessaria per riscaldare gli ambienti e locali di servizio, è dovuto al fatto che è necessario determinare le principali caratteristiche del sistema a seconda caratteristiche individuali dell’impianto progettato, tra cui:

• scopo dell'edificio e sua tipologia;
• la configurazione di ogni stanza;
• numero di residenti;
• Posizione geografica e la regione in cui si trova l'insediamento;
• altri parametri.

Calcolo potenza richiesta il riscaldamento è punto importante, il suo risultato viene utilizzato per calcolare i parametri apparecchiature di riscaldamento che intendono installare:

1. Selezione di una caldaia in base alla sua potenza. Efficienza operativa struttura riscaldante determinato dalla corretta scelta dell'unità di riscaldamento. La caldaia deve avere prestazioni tali da garantire il riscaldamento di tutti gli ambienti secondo le esigenze delle persone che vivono nella casa o nell'appartamento, anche nelle giornate invernali più fredde. Allo stesso tempo, se il dispositivo ha una potenza in eccesso, parte dell'energia generata non sarà richiesta, il che significa che una certa quantità di denaro verrà sprecata.
2. La necessità di coordinare il collegamento al gasdotto principale. Per partecipare rete del gas Saranno richieste specifiche. Per fare ciò, presentare una domanda al servizio appropriato indicando il consumo di gas previsto per l'anno e una stima della potenza termica totale per tutti i consumatori.
3. Esecuzione dei calcoli delle apparecchiature periferiche. necessario per determinare la lunghezza della tubazione e la sezione trasversale del tubo, la produttività pompa di circolazione, tipo di batteria, ecc.

Opzioni di calcolo approssimativo

È abbastanza difficile calcolare con precisione la potenza termica di un sistema di riscaldamento; può essere fatto solo da professionisti con qualifiche adeguate e conoscenze specifiche. Per questo motivo questi calcoli vengono solitamente affidati a specialisti.

Allo stesso tempo, ce ne sono altri modi semplici, permettendoti di stimare approssimativamente la quantità di energia termica necessaria e puoi farlo tu stesso:

1. Viene spesso utilizzato il calcolo della potenza di riscaldamento per area (maggiori dettagli: ""). Si crede che edifici residenziali sono costruiti secondo progetti sviluppati tenendo conto del clima di una particolare regione, e di quello in soluzioni progettualiÈ previsto l'uso di materiali che forniscano il necessario equilibrio termico. Pertanto, durante il calcolo, è consuetudine moltiplicare il valore densità di potenza all'area dei locali. Ad esempio, per la regione di Mosca questo parametro varia da 100 a 150 watt per “quadrato”.
2. Si otterrà un risultato più accurato se si tiene conto del volume della stanza e della temperatura. L'algoritmo di calcolo comprende l'altezza del soffitto, il livello di comfort nell'ambiente riscaldato e le caratteristiche della casa.

   La formula utilizzata è la seguente: Q = VxΔTxK/860, dove:
   

   
   V – volume della stanza;
   ΔT – la differenza tra la temperatura all'interno della casa e quella esterna sulla strada;
   K – coefficiente di perdita di calore.
   
   Il fattore di correzione consente di tenere conto delle caratteristiche progettuali dell'immobile. Ad esempio, quando viene determinata la potenza termica del sistema di riscaldamento di un edificio, per gli edifici con un tetto a doppia muratura convenzionale, K è compreso tra 1,0 e 1,9.
3. Metodo degli indicatori aggregati. Per molti versi simile all'opzione precedente, ma viene utilizzato per calcolare il carico termico per i sistemi di riscaldamento condomini o altri oggetti di grandi dimensioni.

Tutti e tre i metodi sopra indicati, che consentono di calcolare il trasferimento di calore richiesto, forniscono un risultato approssimativo, che può differire di meno o di più dai dati reali. È chiaro che l'installazione di un sistema di riscaldamento a bassa potenza non fornirà il grado di riscaldamento richiesto.

A sua volta, la potenza in eccesso nelle apparecchiature di riscaldamento comporterà una rapida usura dei dispositivi, un consumo eccessivo di carburante, elettricità e, di conseguenza, denaro. Tali calcoli vengono solitamente utilizzati in casi semplici, ad esempio quando si sceglie una caldaia.

Calcolo accurato della potenza termica

Il grado di isolamento termico e la sua efficacia dipendono dalla qualità della sua realizzazione caratteristiche del progetto edifici. La maggior parte delle dispersioni termiche avviene sulle pareti esterne (circa il 40%), seguita da quelle esterne disegni di finestre(circa il 20%) e il tetto e il pavimento sono il 10%. Il resto del calore esce dalla casa attraverso la ventilazione e le porte.

Pertanto, il calcolo della potenza termica dell'impianto di riscaldamento deve tenere conto di queste sfumature.

Per questo, vengono utilizzati fattori di correzione:

• K1 dipende dal tipo di finestre. Le finestre con doppi vetri corrispondono a 1, vetri convenzionali - 1,27, finestre a tre camere - 0,85;
• K2 indica il grado di isolamento termico delle pareti. Si va da 1 (cemento espanso) a 1,5 per blocchi di cemento e 1,5 per murature in mattoni;
• K3 riflette il rapporto tra l'area delle finestre e dei pavimenti. Più infissi, maggiore è la perdita di calore. Al 20% di vetratura il coefficiente è 1, al 50% aumenta a 1,5;
• K4 dipende dalla temperatura minima esterna all'edificio durante stagione di riscaldamento. Prendi una temperatura di -20 °C come unità, quindi aggiungi o sottrai 0,1 per ogni 5 gradi;
• K5 tiene conto del numero di muri esterni. Il coefficiente per un muro è 1, se ce ne sono due o tre, allora è 1,2, quando ce ne sono quattro - 1,33;
• K6 riflette la tipologia di stanza che si trova sopra una determinata stanza. Se sopra c'è un piano residenziale, il valore di correzione è 0,82, un attico caldo - 0,91, un attico freddo - 1,0;
• K7 - dipende dall'altezza dei soffitti. Per un'altezza di 2,5 metri è 1,0 e per 3 metri è 1,05.

Conoscendo tutti i fattori di correzione, la potenza dell'impianto di riscaldamento viene calcolata per ogni stanza utilizzando la formula:

Di norma, per garantire una riserva di energia termica per tutti i tipi di casi imprevisti, il risultato viene aumentato del 15-20%. Potrebbe trattarsi di forti gelate, una finestra rotta, un isolamento termico danneggiato, ecc.

Esempio di calcolo

Diciamo che devi sapere quale dovrebbe essere la potenza termica dell'impianto di riscaldamento per una casa in legno con una superficie di 150 m² con un sottotetto caldo, tre pareti esterne e finestre con doppi vetri. Allo stesso tempo, l'altezza delle pareti è di 2,5 metri e la superficie vetrata è del 25%. La temperatura minima all'esterno durante i cinque giorni più freddi è -28 °C.

Fattori di correzione in questo caso saranno uguali:

• K1 ( finestra con doppi vetri) = 1,0;
• K2 (pareti in legno) = 1,25;
• K3 (superficie vetrata) = 1,1;
• K4 (a -25 °C -1,1 e a 30 °C) = 1,16;
• K5 (tre muri esterni) = 1,22;
• K6 (sottotetto caldo sopra) = 0,91;
• K7 (altezza della stanza) = 1,0.

Q=100 W/m²x135 m²x1,0x1,25x1,1x1,16x1,22x0,91x1,0 = 23,9 kW.

Di conseguenza la potenza dell'impianto di riscaldamento sarà: W = Qx1,2 = 28,7 kW.

Nel caso in cui si utilizzasse un metodo di calcolo semplificato, basato sul calcolo della potenza termica in base alla zona, il risultato sarebbe completamente diverso:

100–150 Wx150m² = 15–22,5 kW

L'impianto di riscaldamento funzionerebbe senza riserva di energia, al limite. L'esempio sopra conferma l'importanza di utilizzare metodi accurati per determinare carichi termici per il riscaldamento.

Un esempio di calcolo della potenza termica di un sistema di riscaldamento nel video:

In questo articolo io e il lettore dovremo scoprire cos'è la potenza termica e cosa influisce. Inoltre, acquisiremo familiarità con diversi metodi per calcolare la richiesta di calore di una stanza e flusso di calore Per tipi diversi dispositivi di riscaldamento.

Definizione

1. Quale parametro si chiama potenza termica?

Questa è la quantità di calore generata o consumata da un oggetto per unità di tempo.

Quando si progettano impianti di riscaldamento, il calcolo di questo parametro è necessario in due casi:

• Quando è necessario valutare il fabbisogno termico di un locale per compensare la perdita di energia termica attraverso il pavimento, il soffitto, le pareti e;

• Quando è necessario sapere quanto calore può produrre un dispositivo o un circuito riscaldante con caratteristiche note.

Fattori

Per interni

1. Cosa influenza il fabbisogno di calore in un appartamento, stanza o casa??

I calcoli tengono conto:

• Volume. Da questo dipende la quantità di aria da riscaldare;

Circa la stessa altezza del soffitto (circa 2,5 metri) nella maggior parte delle case costruite in epoca sovietica ha dato origine a un sistema di calcolo semplificato, basato sull'area della stanza.

• Qualità dell'isolamento. Dipende dall'isolamento termico delle pareti, dalla superficie e dal numero di porte e finestre, nonché dalla struttura dei vetri delle finestre. Ad esempio, i vetri singoli e tripli differiranno notevolmente nella quantità di perdita di calore;
• Zona climatica. Se la qualità dell'isolamento e il volume della stanza rimangono invariati, la differenza di temperatura tra la strada e la stanza sarà correlata linearmente alla quantità di calore perso attraverso le pareti e i soffitti. Con una temperatura costante di +20 in casa, la necessità di calore nella casa di Yalta a una temperatura di 0°C e di Yakutsk a -40°C differirà esattamente tre volte.

Per il dispositivo

1. Come viene determinata la potenza termica dei radiatori per il riscaldamento?

Ci sono tre fattori in gioco qui:

• Delta di temperatura: la differenza tra il liquido di raffreddamento e ambiente. Più è grande, maggiore è la potenza;
• Superficie. E anche qui si osserva una relazione lineare tra i parametri: maggiore è l'area a temperatura costante, più grande è l'area a temperatura costante più calore si libera nell'ambiente per contatto diretto con l'aria e con le radiazioni infrarosse;

Ecco perché i radiatori per riscaldamento termico in alluminio, ghisa e bimetallici, così come tutti i tipi di convettori, sono dotati di alette. Aumenta la potenza del dispositivo mantenendo una quantità costante di liquido refrigerante che lo attraversa.

• Conduttività termica del materiale del dispositivo. Svolge un ruolo particolarmente importante quando vasta area alette: maggiore è la conducibilità termica, maggiore sarà la temperatura che avranno i bordi delle alette, più riscalderanno l'aria a contatto con esse.

Calcolo per area

1. Come calcolare la potenza dei radiatori di riscaldamento in base all'area di un appartamento o di una casa nel modo più semplice possibile?

Ecco il massimo circuito semplice calcoli: per 1 metro quadro Vengono assorbiti 100 watt di potenza. Quindi, per una stanza di 4x5 m, l'area sarà di 20 m2 e il fabbisogno di calore sarà 20 * 100 = 2000 watt, ovvero due kilowatt.

Lo schema di calcolo più semplice è per area.

Ricordate il detto “la verità è nelle cose semplici”? In questo caso sta mentendo.

Uno schema di calcolo semplice trascura troppi fattori:

• Altezza del soffitto. Ovviamente una stanza con un soffitto alto 3,5 metri richiederà più calore di una stanza con un soffitto alto 2,4 metri;
• Isolamento termico delle pareti. Questo metodo di calcolo è nato in epoca sovietica, quando tutto condomini aveva approssimativamente la stessa qualità di isolamento termico. Con l'introduzione del SNiP 23/02/2003, che regola la protezione termica degli edifici, i requisiti per la costruzione sono cambiati radicalmente. Pertanto, per gli edifici nuovi e quelli vecchi, il fabbisogno di energia termica può differire in modo abbastanza evidente;
• Dimensioni e area delle finestre. Trasmettono molto più calore rispetto alle pareti;

• La posizione della stanza nella casa. Una stanza d'angolo e una stanza situata al centro dell'edificio e circondata da caldi appartamenti vicini richiederanno quantità di calore molto diverse per mantenere la stessa temperatura;
• Zona climatica. Come abbiamo già scoperto, per Sochi e Oymyakon il fabbisogno di calore sarà diverso in modo significativo.

1. È possibile calcolare in modo più accurato la potenza di una batteria di riscaldamento dalla sua area??

Da solo.

Ecco uno schema di calcolo relativamente semplice per le case che soddisfano i requisiti del famigerato SNiP numerato 23.02.2003:

• La quantità di calore di base viene calcolata non in base all'area, ma in volume. Nei calcoli sono inclusi 40 watt per metro cubo;
• Per le stanze adiacenti alle estremità della casa viene introdotto un coefficiente di 1,2, per le stanze d'angolo - 1,3, e per le case private unifamiliari (hanno tutti i muri in comune con la strada) - 1,5;

• Per una finestra, al risultato vengono aggiunti 100 watt, per una porta - 200;
• Per le diverse zone climatiche vengono utilizzati i seguenti coefficienti:

Ad esempio, calcoliamo la richiesta di calore per una stessa stanza di 4x5 metri, specificando alcune condizioni:

• Altezza soffitto 3 metri;

• La stanza ha due finestre;
• Lei è all'angolo
• La stanza si trova nella città di Komsomolsk-on-Amur.

La città si trova a 400 km dal centro regionale - Khabarovsk.

Iniziamo.

• Il volume della stanza sarà pari a 4*5*3=60 m3;
• Un semplice calcolo in volume darà 40*60=2400 W;
• Due muri in comune con la strada ci obbligheranno ad applicare un coefficiente pari a 1,3. 2400*1,3 = 3120 W;
• Due finestre aggiungeranno altri 200 watt. Totale 3320;
• La tabella sopra ti aiuterà a selezionare il coefficiente regionale appropriato. Poiché la temperatura media del mese più freddo dell'anno, gennaio, in città è 25,7, moltiplichiamo la potenza termica calcolata per 1,5. 3320*1,5=4980 watt.

La differenza con lo schema di calcolo semplificato è stata quasi del 150%. Come puoi vedere, i dettagli minori non dovrebbero essere trascurati.

1. Come calcolare la potenza dei dispositivi di riscaldamento per una casa il cui isolamento non è conforme a SNiP 23/02/2003?

Ecco la formula di calcolo per i parametri di costruzione arbitrari:

Q - potenza (verrà ricevuta in kilowatt);

V è il volume della stanza. Si calcola in metri cubi;

Dt è la differenza di temperatura tra la stanza e la strada;

k è il coefficiente di isolamento dell'edificio. È uguale a:

Come determinare il delta di temperatura con la strada? Le istruzioni sono abbastanza ovvie.

La temperatura interna della stanza viene solitamente considerata pari agli standard sanitari (18-22°C a seconda della zona climatica e dell'ubicazione della stanza rispetto alle pareti esterne della casa).

Si assume che la temperatura stradale sia uguale alla temperatura dei cinque giorni più freddi dell'anno.

Eseguiamo nuovamente il calcolo per la nostra stanza a Komsomolsk, specificando un paio di parametri aggiuntivi:

• Le pareti della casa sono composte da due mattoni;
• Finestre con doppi vetri - a doppia camera, senza vetro a risparmio energetico;

• La temperatura media minima tipica della città è -30,8°C. Norma sanitaria per una stanza, tenendo conto della sua posizione d'angolo nella casa, sarà + 22C.

Secondo la nostra formula, Q=60*(+22 - -30,8)*1,8/860=6,63 kW.

In pratica, è meglio progettare il riscaldamento con una riserva di potenza del 20% in caso di errori di calcolo o circostanze impreviste (insabbiamento dei dispositivi di riscaldamento, deviazioni da grafico della temperatura e così via). La limitazione dei collegamenti del radiatore aiuterà a ridurre il trasferimento di calore in eccesso.

Calcolo per il dispositivo

1. Come calcolare la potenza termica dei radiatori per riscaldamento con un numero noto di sezioni?

È semplice: il numero di sezioni viene moltiplicato per il flusso di calore di una sezione. Questo parametro di solito può essere trovato sul sito web del produttore.

Se sei attratto da qualcosa di insolito prezzo basso Anche i radiatori di un produttore sconosciuto non sono un problema. In questo caso, puoi concentrarti sui seguenti valori medi:

La foto mostra un radiatore in alluminio, detentore del record di trasferimento di calore per sezione.

Se hai scelto un termoconvettore o un radiatore a pannello, l'unica fonte di informazioni per te potrebbero essere i dati del produttore.

Quando calcoli la potenza termica di un radiatore con le tue mani, tieni presente una sottigliezza: i produttori di solito forniscono dati sulla differenza di temperatura tra l'acqua nel radiatore e l'aria nella stanza riscaldata a 70°C. Si ottiene, ad esempio, con temperatura ambiente+20 e temperatura del radiatore +90.

Una diminuzione del delta porta ad una proporzionale diminuzione della potenza termica; Pertanto, a temperature del liquido di raffreddamento e dell'aria rispettivamente di 60 e 25 ° C, la potenza del dispositivo diminuirà esattamente della metà.

Prendiamo il nostro esempio e scopriamo quante sezioni in ghisa possono fornire una potenza termica di 6,6 kW al condizioni ideali- con liquido di raffreddamento riscaldato a 90C e temperatura ambiente a +20. 6600/160=41 sezioni (arrotondate). Ovviamente batterie di queste dimensioni dovranno essere distribuite su almeno due montanti.

Radiatore tubolare in acciaio, o registro.

Per una sezione (un tubo orizzontale) viene calcolato utilizzando la formula Q=Pi*D*L*K*Dt.

Dentro:

• Q-potere. Il risultato sarà ottenuto in watt;
• Pi è il numero “pi”, si considera arrotondato pari a 3,14;
• D è il diametro esterno del tubo in metri;
• L è la lunghezza della tratta (sempre in metri);
• K è il coefficiente corrispondente alla conducibilità termica del metallo (per l'acciaio è 11,63);
• Dt è la differenza di temperatura tra l'aria e l'acqua nel registro.

Quando si calcola la potenza di una multisezione, con questa formula si calcola la prima sezione dal basso, mentre per quelle successive, poiché si troveranno in un flusso termico ascendente (che influisce su Dt), il risultato viene moltiplicato per 0,9.

Lascia che ti faccia un esempio di calcolo. Una sezione con un diametro di 108 mm e una lunghezza di 3 metri a temperatura ambiente +25 e temperatura del liquido di raffreddamento +70 fornirà 3,14 * 0,108 * 3 * 11,63 * (70-25) = 532 watt. Un registro a quattro sezioni delle stesse sezioni produrrà 523+(532*0,9*3)=1968 watt.

Conclusione

Come puoi vedere, la potenza termica viene calcolata in modo abbastanza semplice, ma il risultato dei calcoli dipende fortemente da fattori secondari. Come al solito, nel video di questo articolo ne troverete ulteriori informazioni utili. Aspetto con ansia le tue aggiunte. Buona fortuna, compagni!

I proprietari di case private, appartamenti o qualsiasi altro oggetto devono occuparsi di calcoli di ingegneria termica. Questa è la base dei fondamenti della progettazione edilizia.

Comprendere l'essenza di questi calcoli nei documenti ufficiali non è così difficile come sembra.

Puoi anche imparare a fare calcoli da solo per decidere quale tipo di isolamento utilizzare, quanto dovrebbe essere spesso, quale potenza acquistare la caldaia e se i radiatori disponibili sono sufficienti per una determinata area.

Le risposte a queste e molte altre domande possono essere trovate se si capisce cos'è la potenza termica. Formula, definizione e ambito di applicazione: leggi l'articolo.

In poche parole, i calcoli termici aiutano a scoprire esattamente quanto calore un edificio immagazzina e perde e quanta energia deve produrre il riscaldamento per mantenere condizioni confortevoli in casa.

Quando si valuta la perdita di calore e il grado di fornitura di calore, vengono presi in considerazione i seguenti fattori:

1. Che tipo di oggetto è: quanti piani ha, presenza di vani angolari, se è residenziale o industriale, ecc.
2. Quante persone “vivranno” nell'edificio?
3. Un dettaglio importante è la zona vetrata. E le dimensioni del tetto, delle pareti, dei pavimenti, delle porte, dell'altezza del soffitto, ecc.
4. Qual è la durata della stagione di riscaldamento, le caratteristiche climatiche della regione.
5. Secondo SNiP, vengono determinati gli standard di temperatura che dovrebbero essere nei locali.
6. Spessore delle pareti, dei soffitti, degli isolanti termici selezionati e loro proprietà.

Si possono prendere in considerazione altre condizioni e caratteristiche, ad esempio per gli impianti di produzione, i giorni lavorativi e i fine settimana, la potenza e il tipo di ventilazione, l'orientamento delle abitazioni rispetto ai punti cardinali, ecc.

Perché hai bisogno di un calcolo termico?

Come facevano i costruttori del passato a fare a meno dei calcoli termici?

Le case mercantili sopravvissute mostrano che tutto veniva fatto semplicemente con riserve: finestre più piccole, muri più spessi. Si è rivelato caldo, ma non economicamente redditizio.

I calcoli di ingegneria termica ci permettono di costruire nel modo più ottimale. Non vengono prelevati né più né meno materiali, ma esattamente quanto necessario. Le dimensioni dell'edificio ed i costi della sua costruzione sono ridotti.

Il calcolo del punto di rugiada consente di costruire in modo tale che i materiali non si deteriorino il più a lungo possibile.

Per determinare la potenza della caldaia richiesta, inoltre, non puoi fare a meno dei calcoli. La sua potenza totale è costituita dai costi energetici per il riscaldamento degli ambienti, il riscaldamento acqua calda per le esigenze domestiche e la capacità di bloccare la perdita di calore dovuta alla ventilazione e all'aria condizionata. Viene aggiunta una riserva di carica per i periodi di punta del freddo.

Quando si gassifica un impianto, è necessario il coordinamento con i servizi. Vengono calcolati il ​​consumo annuo di gas per il riscaldamento e la potenza totale delle fonti di calore in gigacalorie.

I calcoli sono necessari quando si selezionano gli elementi del sistema di riscaldamento. Viene calcolato il sistema di tubi e radiatori: puoi scoprire quale dovrebbe essere la loro lunghezza e superficie. Viene presa in considerazione la perdita di potenza durante la rotazione della tubazione, nei giunti e nel passaggio attraverso i raccordi.

Sapevi che il numero di sezioni del radiatore di riscaldamento non è frutto del nulla? Troppo pochi porteranno al fatto che la casa sarà fredda, e troppo creerà calore e porterà ad un'eccessiva secchezza dell'aria. Il collegamento fornisce esempi calcolo corretto radiatori.

Calcolo della potenza termica: formula

Diamo un'occhiata alla formula e forniamo esempi su come eseguire calcoli per edifici con diversi coefficienti di dissipazione.

Vx(delta)TxK= kcal/h (potenza termica), dove:

• Il primo indicatore “V” è il volume dei locali calcolati;
• Delta "T" - differenza di temperatura - è il valore che mostra di quanti gradi è più caldo all'interno della stanza che all'esterno;
• “K” è il coefficiente di dissipazione (è chiamato anche “coefficiente di trasmittanza termica”). Il valore è preso dalla tabella. Tipicamente il valore varia da 4 a 0,6.

Valori approssimativi del coefficiente di dissipazione per calcoli semplificati

• Se si tratta di un profilo o pannello metallico non isolato, allora “K” sarà = 3 – 4 unità.
• Separare muratura e isolamento minimo - “K” = da 2 a 3.
• Due muri di mattoni, soffitto standard, finestre e
• porte – “K” = da 1 a 2.
• Maggior parte opzione calda. Finestre con doppi vetri, pareti in mattoni con doppio isolamento, ecc. - “K” = 0,6 – 0,9.

Un calcolo più accurato può essere effettuato calcolando le dimensioni esatte delle superfici della casa che differiscono per proprietà in m2 (finestre, porte, ecc.), effettuando calcoli separatamente e sommando gli indicatori risultanti.

Esempio di calcolo della potenza termica

Prendiamo una stanza di 80 m2 con un'altezza del soffitto di 2,5 m e calcoliamo la potenza della caldaia di cui avremo bisogno per riscaldarla.

Innanzitutto calcoliamo la cilindrata: 80 x 2,5 = 200 m3. La nostra casa è isolata, ma non abbastanza: il coefficiente di dissipazione è 1,2.

Le gelate possono scendere fino a -40 °C, ma all'interno si vogliono avere +22 gradi confortevoli, la differenza di temperatura (delta “T”) è di 62 °C.

Sostituiamo i numeri nella formula della potenza di perdita di calore e moltiplichiamo:

200 x 62 x 1,2 = 14880 kcal/ora.

Convertiamo le kilocalorie risultanti in kilowatt utilizzando un convertitore:

• 1 kW = 860 kcal;
• 14880 kcal = 17302,3 W.

Arrotondamo per eccesso e comprendiamo che nel gelo più intenso di -40 gradi avremo bisogno di 18 kW di energia all'ora.

Moltiplicare il perimetro della casa per l'altezza dei muri:

(8 + 10) x 2 x 2,5 = 90 mq di superficie parete + 80 mq soffitto = 170 mq di superficie a contatto con il freddo. La perdita di calore da noi calcolata sopra ammonta a 18 kW/h, dividendo la superficie della casa per l'energia stimata consumata, troviamo che 1 m2 perde circa 0,1 kW ovvero 100 W ogni ora ad una temperatura esterna di -40°C, e temperatura interna +22°C.

Questi dati possono diventare la base per il calcolo dello spessore di isolamento richiesto sulle pareti.

Facciamo un altro esempio di calcolo; è più complicato per alcuni aspetti, ma più accurato.

Formula:

Q = S x (delta)T/R:

• Q – il valore desiderato della perdita di calore in casa in W;
• S – area delle superfici di raffreddamento in m2;
• T – differenza di temperatura in gradi Celsius;
• R – resistenza termica del materiale (m 2 x K/W) (Metri quadrati moltiplicati per Kelvin e divisi per Watt).

Quindi, per trovare “Q” della stessa casa dell’esempio sopra, calcoliamo l’area delle sue superfici “S” (non conteremo il pavimento e le finestre).

• “S” nel nostro caso = 170 mq, di cui 80 mq di soffitto e 90 mq di pareti;
• T = 62°C;
• R – resistenza termica.

Cerchiamo "R" utilizzando la tabella o la formula della resistenza termica. La formula per calcolare il coefficiente di conducibilità termica è la seguente:

R= H/ K.T.(N – spessore del materiale in metri, K.T. – coefficiente di conducibilità termica).

In questo caso, la nostra casa ha pareti costituite da due mattoni ricoperti di plastica espansa spessa 10 cm. Il soffitto è ricoperto di segatura spessa 30 cm.

Sistema di riscaldamento una casa privata deve essere organizzata tenendo conto del risparmio sulle risorse energetiche. , nonché consigli per la scelta di caldaie e radiatori: leggi attentamente.

Cosa e come isolare casa di legno dall'interno, lo scoprirai leggendo. Scelta dell'isolamento e della tecnologia di isolamento.

Dalla tabella dei coefficienti di conducibilità termica (misurati da W/(m2 x K) Watt diviso il prodotto di un metro quadrato per Kelvin). Troviamo i valori per ciascun materiale, saranno:

• mattone – 0,67;
• polistirene espanso – 0,037;
• segatura – 0,065.

Sostituisci i dati nella formula (R= H/ K.T.):

• R (soffitto 30 cm di spessore) = 0,3 / 0,065 = 4,6 (m 2 x K) / L;
• R ( muro di mattoni 50 cm) = 0,5 / 0,67 = 0,7 (m2 x K) / L;
• R (schiuma 10 cm) = 0,1 / 0,037 = 2,7 (m 2 x K) / W;
• R (muro) = R (mattone) + R (schiuma) = 0,7 + 2,7 = 3,4 (m 2 x K) / W.

Ora possiamo iniziare a calcolare la perdita di calore “Q”:

• Q per soffitto = 80 x 62 / 4,6 = 1078,2 W.
• Q pareti = 90 x 62 / 3,4 = 1641,1 W.
• Resta solo da aggiungere 1078,2 + 1641,1 e convertirlo in kW, si ottiene (arrotondando subito) 2,7 kW di energia in 1 ora.

Puoi notare quanto fosse grande la differenza nel primo e nel secondo caso, sebbene il volume delle case e la temperatura fuori dalla finestra nel primo e nel secondo caso fossero esattamente le stesse.

Riguarda il grado di fatica delle case (anche se, ovviamente, i dati avrebbero potuto essere diversi se avessimo calcolato pavimenti e finestre).

Conclusione

Le formule e gli esempi forniti mostrano che quando calcoli termotecniciÈ molto importante tenere conto del maggior numero possibile di fattori che influenzano la perdita di calore. Ciò include la ventilazione, l'area della finestra, il grado di fatica, ecc.

E l'approccio, quando viene preso 1 kW di potenza della caldaia per 10 m 2 di una casa, è troppo approssimativo per fare affidamento seriamente su di esso.

Video sull'argomento

Equazione della conducibilità termica.

La conduttività termica si verifica quando c'è una differenza di temperatura causata da motivi esterni. Inoltre, in diversi punti della sostanza, le molecole hanno diverse energie cinetiche medie di movimento termico. Il caotico movimento termico delle molecole porta ad un trasferimento diretto di energia interna dalle parti più calde del corpo a quelle più fredde.

Equazione della conducibilità termica. Consideriamo il caso unidimensionale. T = T(x). In questo caso il trasferimento di energia avviene solo lungo un asse OX ed è descritto dalla legge di Fourier:

Dove - densità del flusso di calore,

La quantità di calore che viene trasferita nel tempo dt attraverso l'area situata perpendicolare alla direzione di trasferimento dell'energia interna; - coefficiente di conducibilità termica. Il segno (-) nella formula (1) indica che il trasferimento di energia avviene nella direzione della diminuzione della temperatura.

Potere di dispersione termica di una struttura monostrato.

Consideriamo la dipendenza delle perdite di calore degli edifici dal tipo di materiale:

la e il suo spessore.

Calcola la perdita di calore per vari materiali useremo la formula:

,

P - potenza di perdita di calore, W;

Conduttività termica di un corpo solido (parete), W/(m K);

Spessore della parete o del corpo termoconduttore, M;

S è l'area superficiale attraverso la quale avviene il trasferimento di calore, m2;

Differenza di temperatura tra due ambienti, °C.

Dati iniziali:

Tabella 1. - Conduttività termica materiali da costruzione l, W/(m·K).

Considerando il nostro problema, lo spessore della struttura a strato singolo non cambierà. La conduttività termica del materiale con cui è realizzato cambierà. Tenendo conto di ciò, calcoliamo la perdita di calore, cioè energia termica camminando senza meta fuori dall'edificio.

Mattone:

Bicchiere:

Calcestruzzo:

Vetro al quarzo:

Marmo:

Legna:

Lana di vetro:

Polistirolo:

Sulla base di questi calcoli, in ogni caso selezioniamo materiale richiesto, tenendo conto dei requisiti di efficienza, resistenza, durata. Gli ultimi due materiali sono utilizzati come elementi principali delle strutture a telaio prefabbricate basate su compensato e isolamento.

Condizioni al contorno.

L'equazione differenziale della conduttività termica è un modello matematico di un'intera classe di fenomeni di conduttività termica e di per sé non dice nulla sullo sviluppo del processo di trasferimento del calore nel corpo in esame. Quando integriamo l'equazione alle derivate parziali, otteniamo un insieme infinito varie soluzioni. Per ottenere da questo insieme una soluzione particolare corrispondente ad uno specifico problema specifico, è necessario disporre di dati aggiuntivi non contenuti nell'equazione differenziale del calore originale. Queste ulteriori condizioni, che insieme all'equazione differenziale (o alla sua soluzione) determinano in modo univoco il problema specifico della conducibilità termica, sono la distribuzione della temperatura all'interno del corpo (condizioni iniziali o temporanee), la forma geometrica del corpo e la legge di interazione tra l'ambiente e la superficie del corpo (condizioni al contorno).

Per un corpo di una certa forma geometrica con certe proprietà fisiche (note), l'insieme delle condizioni al contorno e iniziali è chiamato condizioni al contorno. Pertanto, la condizione iniziale è una condizione al contorno temporanea e le condizioni al contorno sono una condizione al contorno spaziale. L'equazione differenziale del calore insieme alle condizioni al contorno costituisce il problema dei valori al contorno dell'equazione del calore (o, in breve, il problema termico).

La condizione iniziale è determinata specificando la legge di distribuzione della temperatura all'interno del corpo nel momento iniziale, cioè

T (x, y, z, 0) = f (x, y, z),

dove f (x, y, z) è una funzione nota.

In molti problemi si assume inizialmente una distribuzione uniforme della temperatura; Poi

T (x, y, z, 0) = T o = cost.

La condizione al contorno può essere specificata in vari modi.

1. La condizione al contorno del primo tipo consiste nel specificare la distribuzione della temperatura sulla superficie del corpo in ogni momento,

T s(τ) = F(τ),

Dove T s (τ) – temperatura sulla superficie del corpo.

Condizione al contorno isoterma rappresenta un caso particolare di condizioni del 1° tipo. Al confine isotermico si presuppone che la temperatura della superficie corporea sia costante T s = cost, come, ad esempio, quando si lava intensamente una superficie con un liquido a una certa temperatura.

2. La condizione al contorno del secondo tipo consiste nel specificare la densità del flusso di calore per ciascun punto sulla superficie del corpo in funzione del tempo, questo è

Q S (τ) = F(τ).

La condizione del secondo tipo specifica l'entità del flusso di calore al confine, cioè la curva di temperatura può avere qualsiasi ordinata, ma deve avere un dato gradiente. Il caso più semplice La condizione al contorno del secondo tipo è la costanza della densità del flusso termico:

Q S (τ) = qc= cost.

Confine adiabatico rappresenta un caso particolare di una condizione del secondo tipo. In condizioni adiabatiche il flusso di calore attraverso i confini è nullo. Se lo scambio termico di un corpo con l'ambiente è insignificante rispetto ai flussi di calore all'interno del corpo, la superficie del corpo può considerarsi praticamente impermeabile al calore. È ovvio che in qualsiasi punto del confine adiabatico S il flusso di calore specifico e il gradiente ad esso proporzionale lungo la normale alla superficie sono pari a zero.

3. Tipicamente, una condizione al contorno del terzo tipo caratterizza la legge dello scambio termico convettivo tra la superficie di un corpo e l'ambiente a flusso di calore costante (campo di temperatura stazionario). In questo caso, la quantità di calore trasferita per unità di tempo da un'unità di superficie del corpo all'ambiente con una temperatura Ts durante il processo di raffreddamento (Ts> Ts), direttamente proporzionale alla differenza di temperatura tra la superficie del corpo e l'ambiente, cioè

qs = α(Ts - Ts), (2)

dove α è il coefficiente di proporzionalità, detto coefficiente di scambio termico (vm/m 2 gradi).

Il coefficiente di scambio termico è numericamente pari alla quantità di calore ceduto (o ricevuto) da un'unità di superficie di un corpo per unità di tempo quando la differenza di temperatura tra la superficie e l'ambiente è di 1°.

La relazione (2) può essere ottenuta dalla legge di conducibilità termica di Fourier, assumendo che quando un gas o un liquido scorre attorno alla superficie di un corpo, il trasferimento di calore dal gas al corpo vicino alla sua superficie avviene secondo la legge di Fourier:

qs=-λ g ·(∂T g /∂n) s · 1n= λ g (T s -T c) 1n/∆ =α·(T s -T c)· 1n,

dove λ g è il coefficiente di conducibilità termica del gas, ∆ è lo spessore condizionale dello strato limite, α = λ g /∆.

Pertanto, il vettore del flusso di calore Q s è diretta lungo la normale P ad una superficie isoterma, la sua quantità scalare è pari a Q S .

Lo spessore condizionale dello strato limite ∆ dipende dalla velocità di movimento del gas (o del liquido) e dalla sua Proprietà fisiche. Pertanto, il coefficiente di trasferimento del calore dipende dalla velocità del movimento del gas, dalla sua temperatura e dai cambiamenti lungo la superficie del corpo nella direzione del movimento. In via approssimata il coefficiente di scambio termico può essere considerato costante, indipendente dalla temperatura e uguale per tutta la superficie del corpo.

Condizioni al contorno del terzo tipo possono essere utilizzate anche quando si considera il riscaldamento o il raffreddamento dei corpi per irraggiamento . Secondo la legge di Stefan-Boltzmann il flusso di calore radiante tra due superfici è uguale a

qs (τ) = σ*,

dove σ* è il coefficiente di emissività ridotta, T a- temperatura assoluta della superficie del corpo che riceve il calore.

Il coefficiente di proporzionalità σ* dipende dallo stato della superficie corporea. Per un corpo assolutamente nero, cioè un corpo che ha la capacità di assorbire tutta la radiazione incidente su di esso, σ* = 5,67 10 -12 L/cm2°K4. Per corpi grigi σ* = ε·σ , dove ε è il fattore di emissività, che varia da 0 a 1. Per lucidato superfici metalliche i coefficienti di emissività sono pari a temperatura normale da 0,2 a 0,4 e per superfici ossidate e ruvide di ferro e acciaio - da 0,6 a 0,95. All'aumentare della temperatura aumentano i coefficienti ε e at alte temperature, in prossimità del punto di fusione, raggiungono valori da 0,9 a 0,95.

Per una piccola differenza di temperatura (T p - T a), la relazione può essere scritta approssimativamente come segue:

q s (τ) = σ*(·)·[ T s (τ) –T a ] = α(T)· [ T s (τ) –T a ] (3)

dove α (T)- coefficiente di scambio termico radiante, che ha la stessa dimensione del coefficiente di scambio termico convettivo ed è uguale a

α (T)=σ*=σ*ν(T)

Questa relazione è un'espressione della legge di Newton sul raffreddamento o sul riscaldamento di un corpo, mentre T a denota la temperatura della superficie del corpo che riceve calore. Se la temperatura Ts(τ) cambia leggermente, quindi il coefficiente α (T) può essere considerato approssimativamente costante.

Se la temperatura ambiente (aria). Ts e la temperatura del corpo che riceve il calore T a sono la stessa, e il coefficiente di assorbimento della radiazione del mezzo è molto piccolo, quindi nella relazione della legge di Newton, invece di T a possiamo scrivere Ts. In questo caso una piccola frazione del flusso termico ceduto dal corpo per convezione può essere posta pari a α fino a ·∆T , Dove un a- coefficiente di scambio termico convettivo.

Coefficiente di scambio termico convettivo α a dipende:

1) dalla forma e dimensione della superficie che cede calore (sfera, cilindro, piastra) e dalla sua posizione nello spazio (verticale, orizzontale, inclinata);

2) sulle proprietà fisiche della superficie di scambio termico;

3) sulle proprietà dell'ambiente (la sua densità, conduttività termica
e viscosità, a sua volta dipendente dalla temperatura), nonché

4) sulla differenza di temperatura Ts - Ts.

In questo caso, nel rapporto

qs =α·[Òs (τ) - Ts], (4)

il coefficiente α sarà il coefficiente di scambio termico totale:

α = αk + α(T) (5)

In seguito, la trasmissione di calore non stazionaria di un corpo, il cui meccanismo è descritto dalla relazione (5), verrà chiamata trasmissione di calore secondo la legge di Newton.

Secondo la legge di conservazione dell'energia, la quantità di calore q s (τ) ceduta dalla superficie del corpo è uguale alla quantità di calore fornita dall'interno alla superficie del corpo per unità di tempo per unità di superficie area per conduttività termica, cioè

q s (τ) = α·[Ò s (τ) - Ts(τ)] = -λ(∂T/∂n) s , (6)

dove, per la generalità della formulazione del problema, la temperatura Tsè considerato variabile e il coefficiente di scambio termico α (T) approssimativamente preso costante [α (T)= α= cost.].

Di solito la condizione al contorno è scritta in questo modo:

λ(∂T/∂n) s + α·[Т s (τ) - Ts(τ)] = 0. (7)

Da una condizione al contorno del terzo tipo si può ottenere, come caso particolare, una condizione al contorno del primo tipo. Se il rapporto α /λ tende all'infinito [il coefficiente di scambio termico è grande (α→∞) o il coefficiente di conducibilità termica è piccolo (λ→ 0)], allora

T·s (τ) - Ts(τ) = lim = 0, da cui Т s (τ) = Ts(τ),

α ∕ λ →∞

cioè la temperatura superficiale del corpo rilasciante calore è uguale alla temperatura ambiente.

Allo stesso modo, per α→0, dalla (6) otteniamo un caso speciale di condizione al contorno del secondo tipo: la condizione adiabatica (il flusso di calore attraverso la superficie del corpo è uguale a zero). La condizione adiabatica rappresenta un altro caso limite della condizione di scambio termico al confine, quando, con un coefficiente di scambio termico molto piccolo e un coefficiente di conducibilità termica significativo, il flusso di calore attraverso la superficie limite si avvicina allo zero. Superficie prodotto metallico, a contatto con aria calma, durante un breve processo può essere considerato adiabatico, poiché il flusso di scambio termico effettivo attraverso la superficie è insignificante. Durante un lungo processo, lo scambio termico superficiale riesce a sottrarre una notevole quantità di calore al metallo e questo non può più essere trascurato.

4. La condizione al contorno del quarto tipo corrisponde allo scambio termico della superficie di un corpo con l'ambiente [scambio termico convettivo di un corpo con un liquido) o allo scambio termico di solidi a contatto, quando la temperatura delle superfici a contatto è la stessa . Quando un liquido (o gas) scorre attorno a un corpo solido, il trasferimento di calore dal liquido (gas) alla superficie del corpo in prossimità della superficie del corpo (strato limite laminare o sottostrato laminare) avviene secondo la legge di conduttività termica (trasferimento di calore molecolare), cioè trasferimento di calore corrispondente alla condizione al contorno del quarto tipo

Ts(τ) = [ Ts(τ)] s . (8)

Oltre all’uguaglianza delle temperature esiste anche l’uguaglianza dei flussi di calore:

-λ c (∂T c /∂n) s = -λ(∂T/∂n) s . (9)

Diamo un'interpretazione grafica dei quattro tipi di condizioni al contorno (Figura 1).

Il valore scalare del vettore del flusso di calore è proporzionale al valore assoluto del gradiente di temperatura, che è numericamente uguale alla tangente dell'angolo di tangenza alla curva di distribuzione della temperatura lungo la normale alla superficie isotermica, cioè

(∂T/∂n) s = tan φ s

La Figura 1 mostra quattro elementi superficiali sulla superficie del corpo ∆S con una normale ad essa n (la normale è considerata positiva se è diretta verso l'esterno). La temperatura è tracciata lungo l'ordinata.

Immagine 1. - Vari modi impostazione delle condizioni sulla superficie.

La condizione al contorno del primo tipo è quella data Ts(τ); nel caso più semplice Ts(τ) = cost. Si trova la pendenza della tangente alla curva della temperatura sulla superficie del corpo, e quindi la quantità di calore ceduto dalla superficie (vedi Figura 1, UN).

I problemi con le condizioni al contorno del secondo tipo sono di natura opposta; viene specificata la tangente della tangente alla curva della temperatura sulla superficie del corpo (vedere Figura 1, B);è la temperatura superficiale del corpo.

Nei problemi con condizioni al contorno del terzo tipo, la temperatura della superficie corporea e la tangente della curva di temperatura sono variabili, ma il punto è specificato sulla normale esterna CON, attraverso il quale devono passare tutte le tangenti alla curva della temperatura (vedi Figura 1, V). Dalla condizione al contorno (6) segue

tg φ s = (∂T/∂n) s = (T s (τ) - Ts)/(λ∕α). (10)

La tangente dell'angolo di inclinazione della tangente alla curva della temperatura sulla superficie del corpo è uguale al rapporto della gamba opposta [T s (τ)-T c]

al lato adiacente λ∕α del corrispondente triangolo rettangolo. Il lato adiacente λ∕α è un valore costante e il lato opposto [T s (τ) - T s] cambia continuamente durante il processo di scambio termico in proporzione diretta a tg φ s. Ne consegue che il punto guida C rimane invariato.

Nei problemi con condizioni al contorno del quarto tipo, viene specificato il rapporto tra le tangenti dell'angolo tangente e le curve di temperatura nel corpo e nel mezzo alle loro interfacce (vedi Figura 1, G):

tan φ s /tg φ c = λ c ∕λ = cost. (undici)

Tenendo conto del perfetto contatto termico (le tangenti all'interfaccia passano per lo stesso punto).

Quando si sceglie il tipo dell'una o dell'altra condizione al contorno più semplice per il calcolo, è necessario ricordare che in realtà la superficie di un corpo solido scambia sempre calore con un mezzo liquido o gassoso. Possiamo considerare approssimativamente il confine di un corpo isotermico nei casi in cui l'intensità dello scambio termico superficiale è ovviamente elevata, e adiabatico se tale intensità è ovviamente bassa.

Informazioni correlate.