Cómo calcular el sistema de calefacción de una casa privada usted mismo

Cálculo hidráulico del suministro de agua.

Por supuesto, la "imagen" de calcular el calor para calefacción no puede estar completa sin calcular características tales como el volumen y la velocidad del refrigerante. En la mayoría de los casos, el refrigerante es agua corriente en estado líquido o gaseoso de agregación.

Se recomienda calcular el volumen real del refrigerante sumando todas las cavidades del sistema de calefacción. Cuando se utiliza una caldera de un solo circuito, esta es la mejor opción. Cuando se utilizan calderas de doble circuito en el sistema de calefacción, es necesario tener en cuenta el consumo de agua caliente para fines higiénicos y otros fines domésticos.

El cálculo del volumen de agua calentada por una caldera de doble circuito para proporcionar agua caliente a los residentes y calentar el refrigerante se realiza sumando el volumen interno del circuito de calefacción y las necesidades reales de los usuarios en agua calentada.

El volumen de agua caliente en el sistema de calefacción se calcula mediante la fórmula:

W=k*P, donde

• W es el volumen del portador de calor;
• P es la potencia de la caldera de calefacción;
• k es el factor de potencia (la cantidad de litros por unidad de potencia es 13.5, el rango es 10-15 litros).

Como resultado, la fórmula final se ve así:

W=13.5*P

La velocidad del refrigerante es la evaluación dinámica final del sistema de calefacción, que caracteriza la velocidad de circulación del fluido en el sistema.

Este valor ayuda a evaluar el tipo y diámetro de la tubería:

V=(0,86*P*μ)/∆T, donde

• P - potencia de la caldera;
• μ – eficiencia de la caldera;
• ∆T es la diferencia de temperatura entre el agua de suministro y el agua de retorno.

Usando los métodos de cálculo hidráulico anteriores, será posible obtener parámetros reales que son la "base" del futuro sistema de calefacción.

Determinación de la potencia de la caldera

Para mantener la diferencia de temperatura entre el ambiente y la temperatura dentro de la casa, se necesita un sistema de calefacción autónomo que mantenga la temperatura deseada en cada habitación de una casa privada.

La base del sistema de calefacción son diferentes tipos de calderas: de combustible líquido o sólido, eléctricas o de gas.

La caldera es el nodo central del sistema de calefacción que genera calor. La característica principal de la caldera es su potencia, es decir, la tasa de conversión de la cantidad de calor por unidad de tiempo.

Después de calcular la carga de calor para calefacción, obtenemos la potencia nominal requerida de la caldera.

Para un apartamento ordinario de varias habitaciones, la potencia de la caldera se calcula a través del área y la potencia específica:

R_caldera=(S_{instalaciones}*R_específico)/10, donde

• S_{instalaciones}- el área total de la habitación calentada;
• R_específico– potencia específica relativa a las condiciones climáticas.

Pero esta fórmula no tiene en cuenta las pérdidas de calor, que son suficientes en una casa privada.

Existe otro ratio que tiene en cuenta este parámetro:

R_caldera=(Q_pérdidas*S)/100, donde

• R_caldera– potencia de la caldera;
• q_pérdidas- pérdida de calor;
• S - área calentada.

Es necesario aumentar la potencia nominal de la caldera. La reserva es necesaria si se planea usar la caldera para calentar agua para el baño y la cocina.

En la mayoría de los sistemas de calefacción de casas particulares, se recomienda utilizar un tanque de expansión, en el que se almacenará el suministro de refrigerante. Cada casa privada necesita suministro de agua caliente.

Para prever una reserva de potencia de la caldera, a la última fórmula se le debe sumar el factor de seguridad K:

R_caldera=(Q_pérdidas*S*K)/100, donde

K: será igual a 1,25, es decir, la potencia de diseño de la caldera aumentará en un 25%.

Así, la potencia de la caldera permite mantener la temperatura estándar del aire en las habitaciones del edificio, así como disponer de un volumen inicial y adicional de agua caliente en la vivienda.

Cálculo de la potencia térmica del sistema de calefacción.

La potencia térmica del sistema de calefacción es la cantidad de calor que debe generarse en la casa para una vida cómoda durante la estación fría.

Cálculo térmico de la casa.

Existe una relación entre la superficie total de calefacción y la potencia de la caldera. Al mismo tiempo, la potencia de la caldera debe ser mayor o igual a la potencia de todos los dispositivos de calefacción (radiadores).El cálculo de ingeniería de calor estándar para locales residenciales es el siguiente: 100 W de potencia por 1 m² de área calentada más 15 - 20% del margen.

El cálculo del número y la potencia de los dispositivos de calefacción (radiadores) debe realizarse individualmente para cada habitación. Cada radiador tiene una salida de calor determinada. En los radiadores seccionales, la potencia total es la suma de las potencias de todas las secciones utilizadas.

En sistemas de calefacción simples, los métodos anteriores para calcular la potencia son suficientes. La excepción son los edificios con arquitectura no estándar, grandes áreas de vidrio, techos altos y otras fuentes de pérdida de calor adicional. En este caso, se requerirá un análisis y cálculo más detallado utilizando factores multiplicadores.

Cálculo termotécnico teniendo en cuenta las pérdidas de calor de la vivienda

El cálculo de la pérdida de calor en el hogar debe realizarse para cada habitación por separado, teniendo en cuenta las ventanas, puertas y paredes externas.

Más detalladamente, los siguientes datos se utilizan para datos de pérdida de calor:

• Espesor y material de paredes, revestimientos.
• Estructura y material del techo.
• Tipo y material de cimentación.
• Tipo de acristalamiento.
• Tipo de solera.

Para determinar la potencia mínima requerida del sistema de calefacción, teniendo en cuenta las pérdidas de calor, puede usar la siguiente fórmula:

Qt (kWh) = V × ΔT × K ⁄ 860, donde:

Qt es la carga de calor en la habitación.

V es el volumen de la habitación calentada (ancho × largo × alto), m³.

ΔT es la diferencia entre la temperatura del aire exterior y la temperatura interior requerida, °C.

K es el coeficiente de pérdida de calor del edificio.

860 - conversión del coeficiente a kWh.

El coeficiente de pérdida de calor del edificio K depende del tipo de construcción y del aislamiento de la habitación:

La diferencia entre la temperatura del aire exterior y la temperatura interior requerida ΔT se determina en función de las condiciones climáticas específicas y el nivel de confort requerido en la casa. Por ejemplo, si la temperatura exterior es de -20 °C y se prevén +20 °C en el interior, entonces ΔT = 40 °C.

Cálculo de la pérdida de calor en el hogar.

Estos datos serán necesarios para determinar la potencia necesaria del sistema de calefacción, es decir, la caldera, y la potencia calorífica de cada radiador por separado. Para hacer esto, puede usar nuestra calculadora de pérdida de calor en línea. Deben calcularse para cada habitación de la casa que tenga una pared exterior.

Examen. La pérdida de calor calculada de cada habitación se divide por su cuadratura y obtenemos la pérdida de calor específica en W/m2. Suelen oscilar entre 50 y 150 W/sq. M. Si sus cifras son muy diferentes de las dadas, entonces tal vez se haya cometido un error. Las pérdidas de calor de las habitaciones de la planta superior son las mayores, seguidas de las pérdidas de calor de la primera planta y las menores son en las habitaciones de las plantas intermedias.

Resumen de programas para cálculos hidráulicos

En esencia, cualquier cálculo hidráulico de los sistemas de calentamiento de agua se considera una tarea de ingeniería difícil. Para solucionarlo, se han desarrollado una serie de paquetes de software que facilitan la implementación de dicho procedimiento.

Puede intentar realizar un cálculo hidráulico del sistema de calefacción en el caparazón de Excel, utilizando fórmulas preparadas. Sin embargo, pueden ocurrir los siguientes problemas:

• Gran error. En muchos casos, uno o dos esquemas de tubería se toman como ejemplo de un cálculo hidráulico para sistemas de calefacción. Encontrar los mismos cálculos para el colector es problemático;
• Para tener en cuenta correctamente la resistencia en términos de hidráulica de la tubería, se necesitan datos de referencia, que no están disponibles en el formulario. Deben buscarse e ingresarse adicionalmente.

Oventrop CO

El programa más simple y claro para el cálculo hidráulico de la red de calor. Una interfaz intuitiva y configuraciones flexibles pueden ayudarlo a lidiar rápidamente con los momentos invisibles de la entrada de datos. Pueden aparecer pequeños problemas durante la primera instalación del complejo. Deberá ingresar todos los parámetros del sistema, comenzando por el material de la tubería y terminando con la colocación de los elementos calefactores.

Se distingue por la flexibilidad de la configuración, la capacidad de realizar el cálculo hidráulico más simple del suministro de calor tanto para una nueva red de calefacción como para actualizar una antigua. Se destaca de los sustitutos con una buena interfaz gráfica.

Insta-Therm HCR

El paquete de software está calculado para resistencia profesional en términos de hidráulica del sistema de calefacción. La versión gratuita tiene muchas contraindicaciones. El ámbito de aplicación es el diseño del suministro de calor en grandes edificios públicos e industriales.

En condiciones prácticas, para el suministro de calor autónomo de apartamentos y casas privados, no siempre se realiza el cálculo hidráulico. Sin embargo, esto puede provocar un deterioro en el funcionamiento del sistema de calefacción y una avería rápida de sus componentes: calentadores, tuberías y una caldera. Para evitar esto, es necesario calcular los parámetros del sistema a tiempo y compararlos con los reales para la posterior optimización de la operación de suministro de calor.

HERZ C. O.

Se caracteriza por la flexibilidad de la configuración, la capacidad de realizar un cálculo hidráulico simplificado de calefacción tanto para un nuevo sistema de suministro de calor como para actualizar uno antiguo. Se diferencia de los análogos en una interfaz gráfica conveniente.

Características de la selección de una bomba de circulación.

La bomba se selecciona de acuerdo con dos criterios:

1. La cantidad de líquido bombeado, expresada en metros cúbicos por hora (m³/h).
2. Altura expresada en metros (m).

Con presión, todo está más o menos claro: esta es la altura a la que se debe elevar el líquido y se mide desde el punto más bajo hasta el más alto o hasta la siguiente bomba, si el proyecto prevé más de una.

Volumen del depósito de expansión

Todo el mundo sabe que un líquido tiende a aumentar de volumen cuando se calienta. Para que el sistema de calefacción no parezca una bomba y no fluya en todas las costuras, hay un tanque de expansión en el que se recolecta el agua desplazada del sistema.

¿Qué volumen se debe comprar o hacer un tanque?

Es sencillo, conocer las características físicas del agua.

El volumen calculado de refrigerante en el sistema se multiplica por 0,08. Por ejemplo, para un refrigerante de 100 litros, el depósito de expansión tendrá un volumen de 8 litros.

Hablemos sobre la cantidad de líquido bombeado con más detalle.

El consumo de agua en el sistema de calefacción se calcula según la fórmula:

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

• G - consumo de agua en el sistema de calefacción, kg / s;
• Q es la cantidad de calor que compensa la pérdida de calor, W;
• c - capacidad calorífica específica del agua, este valor es conocido e igual a 4200 J / kg * ᵒС (tenga en cuenta que cualquier otro portador de calor tiene un peor rendimiento en comparación con el agua);
• t2 es la temperatura del refrigerante que ingresa al sistema, ᵒС;
• t1 es la temperatura del refrigerante a la salida del sistema, ᵒС;

¡Recomendación! Para una estadía cómoda, el delta de temperatura del portador de calor en la entrada debe ser de 7 a 15 grados. La temperatura del suelo en el sistema de "suelo caliente" no debe ser superior a 29ᵒ C. Por lo tanto, tendrá que averiguar por sí mismo qué tipo de calefacción se instalará en la casa: habrá baterías, un "piso caliente" o una combinación de varios tipos.

El resultado de esta fórmula dará la tasa de flujo de refrigerante por segundo de tiempo para reponer las pérdidas de calor, luego este indicador se convierte en horas.

¡Consejo! Lo más probable es que la temperatura durante el funcionamiento varíe según las circunstancias y la temporada, por lo que es mejor agregar inmediatamente el 30% de la reserva a este indicador.

Considere el indicador de la cantidad estimada de calor requerida para compensar las pérdidas de calor.

Quizás este sea el criterio más complejo e importante que requiere conocimientos de ingeniería, el cual debe abordarse con responsabilidad.

Si se trata de una casa privada, entonces el indicador puede variar de 10 a 15 W/m² (dichos indicadores son típicos de las "casas pasivas") a 200 W/m² o más (si se trata de una pared delgada sin aislamiento o con aislamiento insuficiente) .

En la práctica, las organizaciones de construcción y comercio toman como base el indicador de pérdida de calor: 100 W / m².

Recomendación: Calcular este indicador para una casa en particular en la que se instalará o reconstruirá un sistema de calefacción. Para hacer esto, se utilizan calculadoras de pérdida de calor, mientras que las pérdidas por paredes, techos, ventanas y pisos se calculan por separado. Estos datos permitirán conocer cuánto calor cede físicamente la casa al medio ambiente en una determinada región con sus propios regímenes climáticos.

Multiplicamos la cifra de pérdida calculada por el área de la casa y luego la sustituimos en la fórmula de consumo de agua.

Ahora debe abordar una cuestión como el consumo de agua en el sistema de calefacción de un edificio de apartamentos.

Cálculo de pérdida de calor y caldera para calefacción doméstica en línea

Con la ayuda de nuestra calculadora para calcular la calefacción de una casa privada, puede averiguar fácilmente la potencia de caldera requerida para calentar su acogedor "nido".

Como recordará, para calcular la tasa de pérdida de calor, debe conocer varios valores de los componentes principales de la casa, que en conjunto representan más del 90% de las pérdidas totales. Para su comodidad, hemos agregado a la calculadora solo aquellos campos que puede completar sin conocimientos especiales:

• acristalamiento;
• aislamiento térmico;
• la relación del área de ventanas y piso;
• temperatura exterior;
• el número de paredes que dan al exterior;
• qué habitación está por encima de la calculada;
• altura de la habitación;
• área de la habitación

Después de obtener el valor de la pérdida de calor en el hogar, se toma un factor de corrección de 1,2 para calcular la potencia requerida de la caldera.

Cómo trabajar en la calculadora

Recuerde que cuanto más grueso sea el acristalamiento y mejor el aislamiento térmico, menor será la potencia calorífica necesaria.

Para obtener resultados, debe responder las siguientes preguntas:

1. Elija uno de los tipos de acristalamiento propuestos (triple o doble acristalamiento, doble acristalamiento convencional).
2. ¿Cómo están aisladas sus paredes? Aislamiento sólido y grueso de un par de capas de lana mineral, espuma de poliestireno, EPPS para el norte y Siberia. Tal vez vives en el centro de Rusia y una capa de aislamiento es suficiente para ti. ¿O eres uno de los que construye una casa en las regiones del sur y un ladrillo hueco doble es adecuado para él?
3. ¿Cuál es la relación entre el área de la ventana y el piso, en %. Si no conoce este valor, se calcula de manera muy simple: divida el área del piso por el área de la ventana y multiplique por 100%.
4. Ingrese la temperatura mínima de invierno para un par de temporadas y redondee hacia arriba. No use la temperatura promedio para los inviernos, de lo contrario corre el riesgo de obtener una caldera más pequeña y la casa no se calentará lo suficiente.
5. ¿Calculamos para toda la casa o solo para una pared?
6. Lo que está encima de nuestra habitación. Si tiene una casa de un piso, seleccione el tipo de ático (frío o cálido), si es el segundo piso, luego una habitación climatizada.
7. La altura de los techos y el área de la habitación son necesarios para calcular el volumen del apartamento, que a su vez es la base de todos los cálculos.

Ejemplo de cálculo:

• casa de un piso en la región de Kaliningrado;
• longitud de la pared 15 y 10 m, aislada con una capa de lana mineral;
• altura del techo 3 m;
• 6 ventanas de 5 m2 de una ventana de doble acristalamiento;
• la temperatura mínima de los últimos 10 años es de 26 grados;
• calculamos para las 4 paredes;
• desde arriba, un ático cálido y calentado;

El área de nuestra casa es de 150 m2, y el área de ventanas es de 30 m2. 30/150*100=20% relación ventana-piso.

Sabemos todo lo demás, seleccionamos los campos correspondientes en la calculadora y obtenemos que nuestra casa perderá 26,79 kW de calor.

26,79 * 1,2 \u003d 32,15 kW: la capacidad de calefacción requerida de la caldera.

Clasificación de los sistemas de calefacción de una casa privada.

En primer lugar, los sistemas de calefacción difieren en el tipo de refrigerante y son:

• el agua, la más común y práctica;
• aire, una variación del cual es un sistema de fuego abierto (es decir, una chimenea clásica);
• eléctrico, el más cómodo de usar.

A su vez, los sistemas de calentamiento de agua en una casa particular se clasifican según el tipo de cableado y son monotubo, colector y bitubo. Además, para ellos también existe una clasificación según el vector energético necesario para el funcionamiento del dispositivo de calefacción (gas, combustible sólido o líquido, electricidad), y según el número de circuitos (1 ó 2). Estos sistemas también se dividen por material de tubería (cobre, acero, polímeros).

Selección de elementos calefactores

Las calderas se dividen condicionalmente en varios grupos según el tipo de combustible utilizado:

• eléctrico;
• combustible líquido;
• gas;
• combustible sólido;
• conjunto.

Entre todos los modelos propuestos, los más populares son los dispositivos que funcionan con gas. Es este tipo de combustible el que es relativamente rentable y asequible. Además, los equipos de este tipo no requieren conocimientos y habilidades especiales para su mantenimiento, y la eficiencia de tales unidades es bastante alta, de lo que no pueden presumir otras unidades que son idénticas en funcionalidad. Pero al mismo tiempo, las calderas de gas solo son apropiadas si su casa está conectada a una red de gas centralizada.

Determinación de la potencia de la caldera

Antes de calcular la calefacción, es necesario determinar el rendimiento del calentador, ya que la eficiencia de la instalación térmica depende de este indicador. Por lo tanto, una unidad de servicio pesado consumirá una gran cantidad de recursos de combustible, mientras que una unidad de baja potencia no podrá proporcionar calefacción de espacios de alta calidad. Es por esta razón que el cálculo del sistema de calefacción es un proceso importante y responsable.

No puede entrar en fórmulas complejas para calcular el rendimiento de la caldera, simplemente use la tabla a continuación. Indica el área de la estructura calentada y la potencia del calentador, que puede crear condiciones de temperatura completa para vivir en ella.

Finalmente

Como puede ver, el cálculo de la capacidad de calefacción se reduce a calcular el valor total de los cuatro elementos anteriores.

No todos pueden determinar la capacidad requerida del fluido de trabajo en el sistema con precisión matemática. Por lo tanto, al no querer realizar el cálculo, algunos usuarios actúan de la siguiente manera. Para empezar, el sistema se llena en aproximadamente un 90%, luego de lo cual se verifica el rendimiento. Luego purgar el aire acumulado y seguir llenando.

Durante el funcionamiento del sistema de calefacción, se produce una disminución natural del nivel del refrigerante como resultado de los procesos de convección. En este caso, hay una pérdida de potencia y productividad de la caldera. Esto implica la necesidad de un tanque de reserva con un fluido de trabajo, desde donde será posible monitorear la pérdida de refrigerante y, si es necesario, reponerlo.