Come calcolare la potenza di una caldaia per riscaldamento a gas: formule ed esempio di calcolo

Prima di progettare un impianto di riscaldamento o installare apparecchi di riscaldamento, è importante selezionare una caldaia a gas in grado di generare la quantità di calore necessaria per l'ambiente. Pertanto, è importante scegliere un dispositivo di tale potenza che le sue prestazioni siano le più elevate possibile e la sua risorsa sia lunga.

Ti diremo come calcolare la potenza di una caldaia a gas con elevata precisione e tenendo conto di determinati parametri. L'articolo che abbiamo presentato descrive in dettaglio tutti i tipi di perdite di calore attraverso le aperture e le strutture edilizie e fornisce le formule per calcolarle. Un esempio specifico introduce le funzionalità dei calcoli.

Errori tipici nella scelta di una caldaia

Il corretto calcolo della potenza di una caldaia a gas non solo farà risparmiare sui materiali di consumo, ma aumenterà anche l'efficienza del dispositivo. Gli apparecchi la cui potenza termica supera il fabbisogno termico effettivo funzioneranno in modo inefficace se, essendo un dispositivo non sufficientemente potente, non possono riscaldare adeguatamente l'ambiente.

Esistono moderne apparecchiature automatizzate che regolano autonomamente la fornitura di gas, eliminando costi inutili. Ma se una tale caldaia svolge il suo lavoro al limite delle sue capacità, la sua durata si riduce.

Di conseguenza, l'efficienza dell'apparecchiatura diminuisce, le parti si consumano più velocemente e si forma condensa. Pertanto, è necessario calcolare la potenza ottimale.

Si ritiene che la potenza della caldaia dipenda esclusivamente dalla superficie della stanza e per qualsiasi casa il calcolo ottimale sarebbe di 100 W per 1 mq. Pertanto, per selezionare la potenza della caldaia, ad esempio, per una casa di 100 mq. m, avrai bisogno di apparecchiature che generano 100*10=10000 W o 10 kW.

Tali calcoli sono fondamentalmente errati a causa dell'avvento di nuovi materiali di finitura e di materiali isolanti migliorati, che riducono la necessità di acquistare apparecchiature ad alta potenza.

La potenza della caldaia a gas viene selezionata tenendo conto delle caratteristiche individuali della casa. L'attrezzatura correttamente selezionata funzionerà nel modo più efficiente possibile con un consumo di carburante minimo

Calcola la potenza caldaia a gas il riscaldamento può essere effettuato in due modi: manualmente o utilizzando uno speciale programma Valtec, progettato per calcoli professionali di alta precisione.

La potenza richiesta dell'apparecchiatura dipende direttamente dalla perdita di calore della stanza. Una volta che conosci il tasso di perdita di calore, puoi calcolare la potenza di una caldaia a gas o di qualsiasi altro dispositivo di riscaldamento.

Cos'è la perdita di calore in una stanza?

Ogni stanza presenta determinate perdite di calore. Il calore esce da pareti, finestre, pavimenti, porte, soffitti, quindi il compito di una caldaia a gas è compensare la quantità di calore che esce e fornire una certa temperatura nella stanza. Ciò richiede una certa potenza termica.

È stato sperimentalmente stabilito che la maggior parte del calore fuoriesce attraverso le pareti (fino al 70%). Fino al 30% dell'energia termica può disperdersi attraverso il tetto e le finestre e fino al 40% attraverso il sistema di ventilazione. Perdita di calore minima su porte (fino al 6%) e pavimenti (fino al 15%)

I seguenti fattori influenzano la perdita di calore in casa.

• Posizione della casa. Ogni città ha le sue caratteristiche climatiche.Quando si calcola la perdita di calore, è necessario tenere conto della temperatura critica negativa caratteristica della regione, nonché della temperatura media e della durata della stagione di riscaldamento (per calcoli accurati utilizzando il programma).
• La posizione delle mura rispetto alle direzioni cardinali. È noto che la rosa dei venti si trova sul lato nord, quindi la perdita di calore di un muro situato in questa zona sarà maggiore. In inverno, il vento freddo soffia con grande forza dai lati occidentale, settentrionale e orientale, quindi la perdita di calore di queste pareti sarà maggiore.
• L'area della stanza riscaldata. La quantità di calore perso dipende dalle dimensioni della stanza, dall'area delle pareti, dei soffitti, delle finestre, delle porte.
• Ingegneria termica delle strutture edilizie. Qualsiasi materiale ha il proprio coefficiente di resistenza termica e coefficiente di trasferimento del calore: la capacità di far passare una certa quantità di calore attraverso se stesso. Per scoprirli, è necessario utilizzare dati tabulari e applicare anche determinate formule. Informazioni sulla composizione delle pareti, dei soffitti, dei pavimenti e sul loro spessore si trovano nel piano tecnico dell'abitazione.
• Aperture di finestre e porte. Dimensioni, modifica porta e finestre con doppi vetri. Maggiore è l'area delle aperture di finestre e porte, maggiore è la perdita di calore. È importante tenere conto delle caratteristiche delle porte installate e delle finestre con doppi vetri quando si effettuano i calcoli.
• Contabilità della ventilazione. La ventilazione esiste sempre in casa, indipendentemente dalla presenza della cappa artificiale. La stanza è ventilata attraverso le finestre aperte; il movimento dell'aria si crea quando le porte d'ingresso vengono chiuse e aperte, le persone si spostano da una stanza all'altra, il che aiuta l'aria calda a lasciare la stanza e a farla circolare.

Conoscendo i parametri di cui sopra, non puoi solo calcolare perdita di calore in casa e determinare la potenza della caldaia, ma anche identificare i luoghi che necessitano di ulteriore isolamento.

Formule per il calcolo della perdita di calore

Queste formule possono essere utilizzate per calcolare la perdita di calore non solo in una casa privata, ma anche in un appartamento. Prima di iniziare i calcoli, è necessario disegnare una planimetria, annotare la posizione dei muri rispetto alle direzioni cardinali, designare finestre, porte e calcolare anche le dimensioni di ciascun muro, finestra e porta.

Per determinare le perdite di calore è necessario conoscere la struttura del muro e lo spessore dei materiali utilizzati. I calcoli tengono conto della muratura e dell'isolamento

Quando si calcola la perdita di calore, vengono utilizzate due formule: utilizzando la prima, viene determinato il valore della resistenza termica delle strutture che circondano e, utilizzando la seconda, viene determinata la perdita di calore.

Per determinare la resistenza termica, utilizzare l'espressione:

R = B/K

Qui:

• R – il valore della resistenza termica delle strutture di contenimento, misurato in (m²*K)/W.
• K – coefficiente di conducibilità termica del materiale di cui è composta la struttura di contenimento, misurato in W/(m*K).
• IN – spessore del materiale, registrato in metri.

Il coefficiente di conducibilità termica K è un parametro tabellare, lo spessore B è ricavato dal progetto tecnico della casa.

Il coefficiente di conducibilità termica è un valore tabellare, dipende dalla densità e composizione del materiale, può differire da quello tabellato, quindi è importante leggere la documentazione tecnica del materiale (+)

Viene utilizzata anche la formula base per il calcolo della perdita di calore:

Q = L × S × dT/R

Nell'espressione:

• Q – perdita di calore, misurata in W.
• S – area delle strutture di recinzione (pareti, pavimenti, soffitti).
• dT – la differenza tra la temperatura interna ed esterna desiderata viene misurata e registrata in C.
• R – valore della resistenza termica della struttura, m²•C/W, che si trova utilizzando la formula sopra.
• l – coefficiente dipendente dall'orientamento delle pareti rispetto ai punti cardinali.

Avendo a portata di mano le informazioni necessarie, è possibile calcolare manualmente la perdita di calore di un particolare edificio.

Esempio di calcolo della perdita di calore

Ad esempio, calcoliamo la perdita di calore di una casa con le caratteristiche indicate.

La figura mostra una pianta della casa per la quale calcoleremo la perdita di calore. Quando si elabora un piano individuale, è importante determinare correttamente l'orientamento delle pareti rispetto ai punti cardinali, calcolare l'altezza, la larghezza e la lunghezza della struttura, nonché annotare la posizione delle aperture di finestre e porte, le loro dimensioni (+ )

Secondo il progetto, la larghezza della struttura è di 10 m, la lunghezza è di 12 m, l'altezza del soffitto è di 2,7 m, le pareti sono orientate a nord, sud, est e ovest. Ci sono 3 finestre integrate nel muro occidentale, due delle quali hanno dimensioni di 1,5x1,7 m, una di 0,6x0,3 m.

Nel calcolo del tetto, vengono presi in considerazione lo strato isolante, la finitura e il materiale del tetto. Non vengono prese in considerazione le pellicole al vapore e impermeabilizzanti che non influiscono sull'isolamento termico

Nella parete sud sono presenti porte incassate di dimensioni 1,3x2 m, c'è anche una piccola finestra 0,5x0,3 m Sul lato est ci sono due finestre 2,1x1,5 me una 1,5x1,7 m.

Le pareti sono costituite da tre strati:

• rivestimento della parete con fibra di legno (isoplast) esterno ed interno - 1,2 cm ciascuno, coefficiente - 0,05.
• lana di vetro situata tra le pareti, il suo spessore è di 10 cm e il coefficiente è 0,043.

La resistenza termica di ciascuna parete viene calcolata separatamente, perché Vengono presi in considerazione la posizione della struttura rispetto ai punti cardinali, il numero e l'area delle aperture. I risultati dei calcoli sui muri sono riassunti.

La pavimentazione è multistrato, realizzata con la stessa tecnologia in tutta l'area, e comprende:

• pannello tagliato e scanalato, il suo spessore è 3,2 cm, il coefficiente di conduttività termica è 0,15.
• uno strato di livellamento truciolare a secco dello spessore di 10 cm e coefficiente 0,15.
• isolamento – lana minerale spessore 5 cm, coefficiente 0,039.

Supponiamo che il pavimento non presenti portelli nel seminterrato o aperture simili che compromettano la tecnica del riscaldamento. Di conseguenza, il calcolo viene effettuato per l'area di tutti i locali utilizzando un'unica formula.

I controsoffitti sono costituiti da:

• pannelli in legno da 4 cm con coefficiente 0,15.
• la lana minerale è 15 cm, il suo coefficiente è 0,039.
• vapore e strato impermeabilizzante.

Supponiamo che anche il soffitto non abbia accesso alla soffitta sopra il soggiorno o il ripostiglio.

La casa si trova nella regione di Bryansk, nella città di Bryansk, dove la temperatura critica negativa è di -26 gradi. È stato stabilito sperimentalmente che la temperatura della terra è di +8 gradi. Temperatura ambiente desiderata + 22 gradi.

Calcolo delle dispersioni termiche delle pareti

Per trovare la resistenza termica totale di un muro, è necessario prima calcolare la resistenza termica di ciascuno strato.

Lo strato di lana di vetro ha uno spessore di 10 cm, questo valore deve essere convertito in metri cioè:

B = 10 × 0,01 = 0,1

Abbiamo ottenuto il valore B=0,1. Il coefficiente di conduttività termica dell'isolamento termico è 0,043. Sostituiamo i dati nella formula della resistenza termica e otteniamo:

R_bicchiere=0.1/0.043=2.32

Utilizzando un esempio simile, calcoliamo la resistenza al calore dell'isoplito:

R_isopl=0.012/0.05=0.24

La resistenza termica totale della parete sarà pari alla somma della resistenza termica di ciascuno strato, dato che abbiamo due strati di fibra di legno.

R=R_bicchiere+2×R_isopl=2.32+2×0.24=2.8

Determinando la resistenza termica totale del muro, puoi trovare le perdite di calore. Per ogni parete vengono calcolati separatamente. Calcoliamo Q per il muro nord.

Ulteriori coefficienti consentono di tenere conto nei calcoli delle peculiarità della perdita di calore dalle pareti situate in diverse direzioni del mondo

Secondo il piano, il muro settentrionale non ha aperture per finestre, la sua lunghezza è di 10 m, l'altezza è di 2,7 m, quindi l'area del muro S viene calcolata con la formula:

S_{parete nord}=10×2.7=27

Calcoliamo il parametro dT. È noto che la temperatura ambiente critica per Bryansk è di -26 gradi e la temperatura ambiente desiderata è di +22 gradi. Poi

dT=22-(-26)=48

Per il lato nord si tiene conto del coefficiente aggiuntivo L=1,1.

Nella tabella sono riportati i coefficienti di conducibilità termica di alcuni materiali utilizzati nella costruzione delle pareti. Come puoi vedere, la lana minerale trasmette attraverso se stessa la quantità minima di calore, il cemento armato - il massimo

Dopo aver effettuato i calcoli preliminari, è possibile utilizzare la formula per calcolare la perdita di calore:

Q_{parete nord}=27×48×1,1/2,8=509 (L)

Calcoliamo la perdita di calore per il muro occidentale. Sulla base dei dati, sono integrate 3 finestre, due delle quali hanno dimensioni di 1,5x1,7 me una di 0,6x0,3 m Calcoliamo l'area.

S_{muri di riserva1}=12×2.7=32.4.

È necessario escludere l'area delle finestre dall'area totale del muro occidentale, poiché la loro perdita di calore sarà diversa. Per fare ciò è necessario calcolare l'area.

S_finestra1=1.5×1.7=2.55

S_finestra2=0.6×0.4=0.24

Per calcolare la perdita di calore utilizzeremo l'area del muro senza tenere conto dell'area delle finestre, ovvero:

S_{muri di riserva}=32.4-2.55×2-0.24=25.6

Per il lato occidentale il coefficiente aggiuntivo è 1,05. Sostituiamo i dati ottenuti nella formula di base per il calcolo della perdita di calore.

Q_{muri di riserva}=25.6×1.05×48/2.8=461.

Facciamo calcoli simili per il lato orientale. Ci sono 3 finestre qui, una ha dimensioni di 1,5x1,7 m, le altre due - 2,1x1,5 m Calcoliamo la loro area.

S_finestra3=1.5×1.7=2.55

S_finestra4=2.1×1.5=3.15

L'area del muro orientale è:

S_{mura orientali1}=12×2.7=32.4

Dall'area totale del muro sottraiamo i valori dell'area della finestra:

S_{mura orientali}=32.4-2.55-2×3.15=23.55

Il coefficiente aggiuntivo per il muro orientale è -1,05. Sulla base dei dati, calcoliamo le perdite di calore del muro orientale.

Q_{mura orientali}=1.05×23.55×48/2.8=424

Sulla parete sud c'è una porta con parametri di 1,3x2 me una finestra di 0,5x0,3 m Calcoliamo la loro area.

S_finestra5=0.5×0.3=0.15

S_porta=1.3×2=2.6

L'area del muro sud sarà pari a:

S_{mura meridionali1}=10×2.7=27

Determiniamo l'area del muro senza tener conto di finestre e porte.

S_{mura meridionali}=27-2.6-0.15=24.25

Calcoliamo la dispersione termica della parete sud tenendo conto del coefficiente L=1.

Q_{mura meridionali}=1×24.25×48/2.80=416

Dopo aver determinato la perdita di calore di ciascuna parete, puoi calcolare la perdita di calore totale utilizzando la formula:

Q_muri=Q_{mura meridionali}+Q_{mura orientali}+Q_{muri di riserva}+Q_{parete nord}

Sostituendo i valori otteniamo:

Q_muri=509+461+424+416=1810 P

Di conseguenza, la perdita di calore dalle pareti ammontava a 1810 W all'ora.

Calcolo delle dispersioni termiche delle finestre

Ci sono 7 finestre nella casa, tre delle quali hanno dimensioni di 1,5x1,7 m, due - 2,1x1,5 m, una - 0,6x0,3 me un'altra - 0,5x0,3 m.

Le finestre con dimensioni di 1,5×1,7 m sono un profilo in PVC a due camere con I-glass. Dalla documentazione tecnica puoi scoprire che è R=0,53. Le finestre con dimensioni 2,1x1,5 m, a due camere con argon e vetro I, hanno una resistenza termica di R=0,75, le finestre 0,6x0,3 me 0,5x0,3 - R=0,53.

L'area della finestra è stata calcolata sopra.

S_finestra1=1.5×1.7=2.55

S_finestra2=0.6×0.4=0.24

S_finestra3=2.1×1.5=3.15

S_finestra4=0.5×0.3=0.15

È anche importante considerare l'orientamento delle finestre rispetto alle direzioni cardinali.

In genere non è necessario calcolare la resistenza termica per le finestre, questo parametro è indicato nella documentazione tecnica del prodotto

Calcoliamo le dispersioni termiche delle finestre ad ovest, tenendo conto del coefficiente L=1,05. Lateralmente sono presenti 2 finestre di dimensioni 1,5×1,7 m ed una di dimensioni 0,6×0,3 m.

Q_finestra1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_finestra2=0.24×1.05×48/0.53=23

In totale, le perdite totali delle finestre occidentali sono

Q_{bloccare le finestre}=243×2+23=509

Sul lato sud c'è una finestra 0,5×0,3, il suo R=0,53. Calcoliamo la sua perdita di calore tenendo conto del coefficiente 1.

Q_{finestre a sud}=0.15*48×1/0.53=14

Sui lati est sono presenti 2 finestre di dimensioni 2,1×1,5 ed una finestra 1,5×1,7. Calcoliamo le dispersioni termiche tenendo conto del coefficiente L=1,05.

Q_finestra1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_finestra3=3.15×1.05×48/075=212

Riassumiamo le perdite di calore delle finestre orientali.

Q_{finestre est}=243+212×2=667.

La perdita di calore totale delle finestre sarà pari a:

Q_finestre=Q_{finestre est}+Q_{finestre a sud}+Q_{bloccare le finestre}=667+14+509=1190

In totale dalle finestre escono 1190 W di energia termica.

Determinazione della perdita di calore della porta

La casa ha una porta, è incassata nel muro sud, ha dimensioni di 1,3x2 m Sulla base dei dati del passaporto, la conduttività termica del materiale della porta è 0,14, il suo spessore è 0,05 M. Grazie a questi indicatori, la porta termica è possibile calcolare la resistenza della porta.

R_porte=0.05/0.14=0.36

Per i calcoli è necessario calcolare la sua area.

S_porte=1.3×2=2.6

Dopo aver calcolato la resistenza termica e l'area, è possibile trovare la perdita di calore. La porta si trova sul lato sud, quindi utilizziamo un fattore aggiuntivo pari a 1.

Q_porte=2.6×48×1/0.36=347.

In totale dalla porta escono 347 W di calore.

Calcolo della resistenza termica del pavimento

Secondo la documentazione tecnica, il pavimento è multistrato, realizzato in modo identico su tutta l'area, e ha dimensioni di 10x12 m Calcoliamo la sua area.

S_genere=10×12=210.

Il pavimento è costituito da assi, truciolato e isolamento.

Dalla tabella è possibile conoscere i coefficienti di conducibilità termica di alcuni materiali utilizzati per le pavimentazioni. Questo parametro può essere indicato anche nella documentazione tecnica dei materiali e differire dalla tabella

La resistenza termica deve essere calcolata separatamente per ciascuno strato del pavimento.

R_tavole=0.032/0.15=0.21

R_truciolare=0.01/0.15= 0.07

R_isolare=0.05/0.039=1.28

La resistenza termica totale del pavimento è:

R_genere=R_tavole+R_truciolare+R_isolare=0.21+0.07+1.28=1.56

Considerando che in inverno la temperatura della terra si mantiene a +8 gradi, la differenza di temperatura sarà pari a:

dT=22-8=14

Utilizzando calcoli preliminari, puoi trovare la perdita di calore di una casa attraverso il pavimento.

Nel calcolare le perdite di calore del pavimento, vengono presi in considerazione i materiali che influiscono sull'isolamento termico (+)

Nel calcolare le dispersioni termiche del pavimento, prendiamo in considerazione il coefficiente L=1.

Q_genere=210×14×1/1.56=1885

La perdita di calore totale del pavimento è di 1885 W.

Calcolo della perdita di calore attraverso il soffitto

Nel calcolare la perdita di calore del soffitto, vengono presi in considerazione uno strato di lana minerale e pannelli di legno. Il vapore e l'impermeabilizzazione non sono coinvolti nel processo di isolamento termico, quindi non ne prendiamo in considerazione. Per i calcoli, dobbiamo trovare la resistenza termica dei pannelli di legno e uno strato di lana minerale. Usiamo i loro coefficienti di conduttività termica e spessore.

R_{scudo del villaggio}=0.04/0.15=0.27

R_{min.cotone idrofilo}=0.05/0.039=1.28

La resistenza termica totale sarà pari alla somma di R_{scudo del villaggio} e R_{min.cotone idrofilo}.

R_tetti=0.27+1.28=1.55

L'area del soffitto è la stessa del pavimento.

S _soffitto = 120

Successivamente si calcolano le dispersioni termiche del soffitto, tenendo conto del coefficiente L=1.

Q_soffitto=120×1×48/1.55=3717

Attraverso il soffitto passano complessivamente 3717 W.

La tabella mostra i materiali isolanti più diffusi per soffitti e i loro coefficienti di conduttività termica. La schiuma di poliuretano è l’isolante più efficace; la paglia ha il più alto coefficiente di perdita di calore

Per determinare la perdita di calore totale di un'abitazione è necessario sommare la perdita di calore di pareti, finestre, porte, soffitto e pavimento.

Q_generalmente=1810+1190+347+1885+3717=8949 W

Per riscaldare una casa con i parametri specificati, è necessaria una caldaia a gas che supporti una potenza di 8949 W o circa 10 kW.

Determinazione della perdita di calore tenendo conto delle infiltrazioni

L'infiltrazione è un processo naturale di scambio termico tra l'ambiente esterno, che avviene quando le persone si muovono all'interno della casa, quando si aprono porte e finestre d'ingresso.

Per calcolare la perdita di calore per la ventilazione puoi usare la formula:

Q_inf=0,33×K×V×dT

Nell'espressione:

• K - il tasso di ricambio d'aria calcolato, per i soggiorni il coefficiente è 0,3, per ambienti riscaldati - 0,8, per cucina e bagno - 1.
• V - il volume della stanza, calcolato tenendo conto dell'altezza, della lunghezza e della larghezza.
• dT - differenza di temperatura tra l'ambiente e l'edificio residenziale.

Una formula simile può essere utilizzata se nella stanza è installata la ventilazione.

Se nell'abitazione è presente la ventilazione artificiale è necessario utilizzare la stessa formula dell'infiltrazione, sostituendo solo i parametri di scarico al posto di K, e calcolare dT tenendo conto della temperatura dell'aria in ingresso

L'altezza della stanza è di 2,7 m, la larghezza è di 10 m, la lunghezza è di 12 m Conoscendo questi dati, puoi trovare il suo volume.

V=2,7 × 10 × 12=324

La differenza di temperatura sarà uguale

dT=48

Prendiamo 0,3 come coefficiente K. Poi

Q_inf=0.33×0.3×324×48=1540

Q deve essere aggiunto all'indicatore totale calcolato Q_inf. Infine

Q_generalmente=1540+8949=10489.

In totale, tenendo conto delle infiltrazioni, la perdita di calore della casa sarà di 10489 W ovvero 10,49 kW.

Calcolo della potenza della caldaia

Nel calcolo della potenza della caldaia è necessario utilizzare un fattore di sicurezza pari a 1,2. Cioè, la potenza sarà uguale a:

W = Q × k

Qui:

• Q - dispersione termica dell'edificio.
• K - fattore sicurezza.

Nel nostro esempio sostituiamo Q = 9237 W e calcoliamo la potenza della caldaia richiesta.

L=10489×1,2=12587 L.

Tenendo conto del fattore di sicurezza, la potenza della caldaia necessaria per riscaldare una casa è di 120 m² pari a circa 13 kW.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Istruzioni video: come calcolare la perdita di calore in casa e la potenza della caldaia utilizzando il programma Valtec.

Il calcolo competente della perdita di calore e della potenza di una caldaia a gas utilizzando formule o metodi software consente di determinare con elevata precisione i parametri necessari dell'apparecchiatura, consentendo di eliminare costi di carburante irragionevoli.

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