Calcolo dell'impianto di riscaldamento di una casa privata: regole ed esempi di calcolo
Il riscaldamento di una casa privata è un elemento necessario per un alloggio confortevole. Concordo sul fatto che la sistemazione del complesso di riscaldamento dovrebbe essere affrontata con attenzione, perché... gli errori costeranno caro.Ma non hai mai fatto calcoli del genere e non sai come eseguirli correttamente?
Ti aiuteremo: nel nostro articolo esamineremo in dettaglio come calcolare il sistema di riscaldamento di una casa privata per ricostituire efficacemente la perdita di calore durante i mesi invernali.
Forniremo esempi specifici, integrando l'articolo con foto visive e utili suggerimenti video, nonché tabelle pertinenti con indicatori e coefficienti necessari per i calcoli.
Il contenuto dell'articolo:
Perdita di calore di una casa privata
L'edificio perde calore a causa della differenza di temperatura dell'aria all'interno e all'esterno della casa. Maggiore è l’area dell’involucro edilizio (finestre, tetto, pareti, fondamenta), maggiore è la perdita di calore.
Anche perdita di energia termica associati ai materiali delle strutture di recinzione e alle loro dimensioni. Ad esempio, la perdita di calore da pareti sottili è maggiore che da pareti spesse.
Efficace calcolo del riscaldamento per una casa privata, è necessario tenere conto dei materiali utilizzati nella costruzione delle strutture di recinzione.
Ad esempio, a parità di spessore, le pareti in legno e mattoni conducono il calore con intensità diverse: la perdita di calore attraverso le strutture in legno è più lenta. Alcuni materiali trasmettono meglio il calore (metallo, mattoni, cemento), altri peggio (legno, lana minerale, polistirolo espanso).
L'atmosfera all'interno di un edificio residenziale è indirettamente correlata all'ambiente esterno. Muri, aperture di finestre e porte, tetto e fondamenta in inverno trasferiscono il calore dalla casa all'esterno, fornendo in cambio il freddo. Rappresentano il 70-90% della perdita di calore totale del cottage.
La costante perdita di energia termica durante la stagione di riscaldamento avviene anche attraverso la ventilazione e la rete fognaria.
Quando si calcola la perdita di calore della costruzione di singole abitazioni, questi dati di solito non vengono presi in considerazione. Ma includere le perdite di calore attraverso i sistemi fognari e di ventilazione nel calcolo termico complessivo di una casa è ancora la decisione giusta.
È impossibile calcolare il circuito di riscaldamento autonomo di una casa di campagna senza valutare la perdita di calore delle strutture che la circondano. Più precisamente, non funzionerà determinare la potenza della caldaia di riscaldamento, sufficiente a riscaldare la casetta nelle gelate più intense.
L'analisi del consumo effettivo di energia termica attraverso le pareti consentirà di confrontare i costi delle apparecchiature della caldaia e del carburante con i costi dell'isolamento termico delle strutture di recinzione.
Dopotutto, più una casa è efficiente dal punto di vista energetico, ad es. Meno energia termica si perde durante i mesi invernali, minore sarà il costo di acquisto del combustibile.
Per calcolare correttamente il sistema di riscaldamento avrai bisogno coefficiente di conducibilità termica materiali da costruzione comuni.
Calcolo della perdita di calore attraverso le pareti
Usando l'esempio di un cottage convenzionale a due piani, calcoleremo la perdita di calore attraverso le sue strutture murarie.
Dati iniziali:
- una “scatola” quadrata con pareti di facciata larghe 12 me alte 7 m;
- Ci sono 16 aperture nelle pareti, ogni area è di 2,5 m2;
- materiale della parete della facciata: mattoni pieni di ceramica;
- spessore della parete – 2 mattoni.
Successivamente, calcoleremo un gruppo di indicatori che costituiscono il valore totale della perdita di calore attraverso le pareti.
Indice di resistenza al trasferimento di calore
Per conoscere l'indice di resistenza al trasferimento di calore di una parete di facciata è necessario dividere lo spessore del materiale della parete per il suo coefficiente di conducibilità termica.
Per numerosi materiali strutturali, i dati sul coefficiente di conducibilità termica sono presentati nelle immagini sopra e sotto.
La nostra parete condizionale è costruita con mattoni pieni di ceramica, il cui coefficiente di conduttività termica è 0,56 W/mOC. Il suo spessore, tenendo conto della muratura del solaio centrale, è di 0,51 M. Dividendo lo spessore del muro per il coefficiente di conducibilità termica del mattone, otteniamo la resistenza al trasferimento di calore del muro:
0,51 : 0,56 = 0,91 W/m2×oCON
Arrotondiamo il risultato della divisione a due cifre decimali; non sono necessari dati più accurati sulla resistenza al trasferimento di calore.
Zona muraria esterna
Poiché l'esempio è un edificio quadrato, l'area delle sue mura viene determinata moltiplicando la larghezza per l'altezza di una parete, quindi per il numero di pareti esterne:
12 7 4 = 336 m2
Conosciamo quindi l’area dei muri della facciata. Ma che dire delle aperture di finestre e porte, che insieme occupano 40 m2 (2,5 16 = 40 m2) muro di facciata, è necessario tenerne conto?
In effetti, come calcolare correttamente riscaldamento autonomo in casa in legno senza tener conto della resistenza al trasferimento di calore delle strutture di finestre e porte.
Se è necessario calcolare la perdita di calore di un grande edificio o di una casa calda (efficiente dal punto di vista energetico), sì, tenere conto dei coefficienti di trasferimento termico dei telai delle finestre e delle porte d'ingresso durante il calcolo sarà corretto.
Tuttavia, per gli edifici residenziali singoli di pochi piani costruiti con materiali tradizionali, le aperture di porte e finestre possono essere trascurate. Quelli. non sottrarre la loro area dall'area totale delle pareti della facciata.
Dispersione generale di calore dalle pareti
Scopriamo la perdita di calore di un muro per metro quadrato quando la temperatura dell'aria all'interno e all'esterno della casa differisce di un grado.
Per fare ciò, dividere l'unità per la resistenza al trasferimento di calore del muro, calcolata in precedenza:
1: 0,91 = 1,09 W/m2·OCON
Conoscendo la dispersione termica per metro quadrato del perimetro delle pareti esterne, è possibile determinare la dispersione termica a determinate temperature esterne.
Ad esempio, se la temperatura nel cottage è +20 OC, e fuori sono -17 OC, la differenza di temperatura sarà 20+17=37 OC. In una situazione del genere, la perdita di calore totale dalle pareti della nostra casa condizionale sarà:
0,91 336 37 = 11313 W,
Dove: 0,91 - resistenza al trasferimento di calore per metro quadrato di parete; 336 - area dei muri di facciata; 37 - differenza di temperatura tra l'atmosfera della stanza e quella della strada.
Ricalcoliamo il valore di perdita di calore risultante in kilowattora, sono più convenienti per la percezione e i successivi calcoli della potenza dell'impianto di riscaldamento.
Perdita di calore dalle pareti in kilowattora
Per prima cosa, scopriamo quanta energia termica passerà attraverso le pareti in un'ora con una differenza di temperatura di 37 OCON.
Ricordiamo che il calcolo viene effettuato per una casa con caratteristiche strutturali selezionate condizionatamente per calcoli dimostrativi:
11313 · 1 : 1000 = 11.313 kWh,
Dove: 11313 è la quantità di perdita di calore ottenuta in precedenza; 1 ora; 1000 è il numero di watt in un kilowatt.
Per calcolare la perdita di calore giornaliera, moltiplicare la perdita di calore oraria risultante per 24 ore:
11.313 24 = 271.512 kWh
Per chiarezza, scopriamo la perdita di energia termica per un’intera stagione di riscaldamento:
7 30 271,512 = 57017,52 kWh,
Dove: 7 è il numero dei mesi della stagione di riscaldamento; 30 - numero di giorni in un mese; 271.512 - Dispersione termica giornaliera delle pareti.
Pertanto, la perdita di calore stimata di una casa con le caratteristiche delle strutture di recinzione selezionate sopra sarà di 57.017,52 kWh per sette mesi della stagione di riscaldamento.
Tenendo conto dell'influenza della ventilazione in una casa privata
Ad esempio, calcoleremo le perdite di calore per ventilazione durante la stagione di riscaldamento per un cottage convenzionale di forma quadrata, con un muro largo 12 metri e alto 7 metri.
Senza tener conto dei mobili e delle pareti interne, il volume interno dell'atmosfera in questo edificio sarà:
12 12 7 = 1008 m3
A temperatura dell'aria +20 OC (norma durante la stagione di riscaldamento), la sua densità è 1,2047 kg/m3, e la capacità termica specifica è 1.005 kJ/(kg·OCON).
Calcoliamo la massa dell'atmosfera in casa:
1008 · 1,2047 = 1214,34 kg,
Dove: 1008 è il volume dell'atmosfera domestica; 1.2047 - densità dell'aria a t +20 OCON .
Ipotizziamo una variazione di cinque volte del volume d'aria nei locali della casa. Si noti che l'esatto fabbisogno di volume di fornitura l'aria fresca dipende dal numero di residenti del cottage.
Con una differenza media di temperatura tra casa e strada durante la stagione di riscaldamento pari a 27 OC (20 ODa casa, -7 ODall'atmosfera esterna), per riscaldare l'aria fredda di mandata è necessaria la seguente energia termica al giorno:
5 27 1214,34 1,005 = 164755,58 kJ,
Dove: 5 è il numero di ricambi d'aria indoor; 27 - differenza di temperatura tra l'atmosfera della stanza e quella della strada; 1214.34 - densità dell'aria a t +20 OCON; 1.005 è il calore specifico dell'aria.
Convertiamo i kilojoule in kilowattora dividendo il valore per il numero di kilojoule in un kilowattora (3600):
164755,58 : 3600 = 45,76 kWh
Determinato il costo dell’energia termica per riscaldare l’aria della casa quando questa viene rinnovata cinque volte attraverso la ventilazione forzata, possiamo calcolare la perdita di calore “dell’aria” per una stagione di riscaldamento di sette mesi:
7 30 45,76 = 9609,6 kWh,
Dove: 7 è il numero dei mesi “riscaldati”; 30 è il numero medio di giorni in un mese; 45.76 - consumo giornaliero di energia termica per il riscaldamento dell'aria di mandata.
Il consumo di energia per la ventilazione (infiltrazione) è inevitabile, poiché il ricambio d'aria nei locali del cottage è vitale.
È necessario calcolare il fabbisogno di riscaldamento dovuto al cambiamento dell'atmosfera dell'aria nella casa, sommarlo alle perdite di calore attraverso l'involucro dell'edificio e tenerne conto nella scelta di una caldaia per il riscaldamento. Esiste un altro tipo di consumo di energia termica, l'ultimo è la perdita di calore nelle fognature.
Consumo energetico per la preparazione dell'ACS
Se nei mesi caldi l'acqua fredda entra dal rubinetto nel cottage, durante la stagione di riscaldamento è ghiacciata, con una temperatura non superiore a +5 OC. Fare il bagno, lavare i piatti e fare il bucato è impossibile senza riscaldare l'acqua.
L'acqua raccolta nella cassetta del WC entra in contatto attraverso le pareti con l'atmosfera domestica, sottraendo parte del calore. Cosa succede all’acqua riscaldata bruciando combustibile non gratuito e spesa per le necessità domestiche? Viene versato nella fogna.
Diamo un'occhiata a un esempio. Diciamo che una famiglia di tre persone utilizza 17 m3 acqua mensile. 1000 kg/m3 è la densità dell'acqua e 4,183 kJ/kgOC è la sua capacità termica specifica.
Lascia che la temperatura media di riscaldamento dell'acqua destinata al fabbisogno domestico sia +40 OC. Di conseguenza, la differenza di temperatura media tra l'acqua fredda che entra in casa (+5 OC) e riscaldato in caldaia (+30 OC) risultano 25 OCON.
Per calcolare le perdite di calore della fogna consideriamo:
17 1000 25 4,183 = 1777775 kJ,
Dove: 17 è il volume mensile del consumo di acqua; 1000 è la densità dell'acqua; 25 - differenza di temperatura tra acqua fredda e riscaldata; 4.183 - capacità termica specifica dell'acqua;
Per convertire i kilojoule in kilowattora più comprensibili:
1777775: 3600 = 493,82 kWh
Pertanto, durante il periodo di sette mesi della stagione di riscaldamento, l'energia termica entra nella fogna per una quantità di:
493,82 7 = 3456,74 kWh
Il consumo di energia termica per il riscaldamento dell'acqua per esigenze igieniche è ridotto rispetto alla perdita di calore attraverso le pareti e la ventilazione. Ma questi sono anche costi energetici che caricano la caldaia o la caldaia del riscaldamento e causano il consumo di carburante.
Calcolo della potenza della caldaia di riscaldamento
La caldaia come parte dell'impianto di riscaldamento è progettata per compensare la perdita di calore dell'edificio. E anche, nel caso sistema a doppio circuito o quando si dota la caldaia di una caldaia a riscaldamento indiretto per riscaldare l'acqua per esigenze igieniche.
Calcolando la perdita di calore giornaliera e il consumo di acqua calda “alla fogna”, è possibile determinare con precisione la potenza della caldaia richiesta per un cottage di una determinata area e le caratteristiche delle strutture che lo circondano.
Per determinare la potenza della caldaia di riscaldamento, è necessario calcolare il costo dell'energia termica della casa attraverso le pareti della facciata e per il riscaldamento dell'atmosfera mutevole dell'aria interna.
Sono richiesti dati sulla perdita di calore in kilowattora al giorno - nel caso di una casa convenzionale, calcolata come esempio, questo è:
271.512 + 45.76 = 317.272 kWh,
Dove: 271.512 - perdite di calore giornaliere dalle pareti esterne; 45.76 - perdita di calore giornaliera per il riscaldamento dell'aria di mandata.
Di conseguenza, la potenza termica richiesta della caldaia sarà:
317.272: 24 (ore) = 13,22 kW
Tuttavia, tale caldaia sarà sottoposta a un carico costantemente elevato, riducendone la durata. E nelle giornate particolarmente gelide, la potenza progettuale della caldaia non sarà sufficiente, poiché con un'elevata differenza di temperatura tra la stanza e l'atmosfera della strada, la perdita di calore dell'edificio aumenterà notevolmente.
Ecco perché scegli una caldaia secondo il calcolo medio dei costi dell'energia termica, non ne vale la pena: potrebbe non essere in grado di far fronte a forti gelate.
Sarebbe razionale aumentare del 20% la potenza richiesta delle apparecchiature della caldaia:
13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 kW
Per calcolare la potenza richiesta del secondo circuito della caldaia che riscalda l'acqua per lavare i piatti, fare il bagno, ecc., è necessario dividere il consumo di calore mensile delle perdite di calore “fognarie” per il numero di giorni del mese e per 24 ore :
493,82:30:24 = 0,68 kW
Secondo i calcoli, la potenza ottimale della caldaia per il casolare esemplificativo è di 15,86 kW per il circuito di riscaldamento e di 0,68 kW per il circuito di riscaldamento.
Selezione di radiatori per riscaldamento
Tradizionalmente potenza del radiatore di riscaldamento Si consiglia di scegliere in base all'area della stanza riscaldata e con una sovrastima del 15-20% del fabbisogno energetico, per ogni evenienza.
Usando un esempio, vediamo quanto sia corretta la metodologia per la scelta di un radiatore "area 10 m2 - 1,2 kW".
Dati iniziali: stanza d'angolo al primo livello di un edificio di costruzione abitativa individuale a due piani; muro esterno in mattoni ceramici a doppia fila; larghezza della stanza 3 m, lunghezza 4 m, altezza soffitto 3 m.
Utilizzando uno schema di selezione semplificato, si propone di calcolare l'area della stanza, consideriamo:
3 (larghezza) 4 (lunghezza) = 12 m2
Quelli. la potenza richiesta del radiatore di riscaldamento con un aumento del 20% è di 14,4 kW. Ora calcoliamo i parametri di potenza del radiatore di riscaldamento in base alla perdita di calore della stanza.
Infatti, l'area della stanza incide sulla perdita di energia termica meno dell'area delle sue pareti, rivolte su un lato esterno all'edificio (facciata).
Calcoleremo quindi esattamente l’area dei muri “stradali” presenti nella stanza:
3 (larghezza) 3 (altezza) + 4 (lunghezza) 3 (altezza) = 21 m2
Conoscendo l’area delle pareti che trasferiscono il calore “alla strada”, calcoleremo la perdita di calore se la temperatura della stanza e della strada differiscono di 30O (nella casa +18 OC, esterno -12 OC), e immediatamente in kilowattora:
0,91 21 30: 1000 = 0,57 kW,
Dove: 0,91 - resistenza al trasferimento di calore m2 di pareti della stanza rivolte “all'esterno”; 21 - area dei muri “stradali”; 30 - differenza di temperatura all'interno e all'esterno della casa; 1000 è il numero di watt in un kilowatt.
Si scopre che per compensare la perdita di calore attraverso le pareti della facciata di questa struttura, a 30O A causa della differenza di temperatura tra la casa e l'esterno è sufficiente un riscaldamento con una capacità di 0,57 kWh. Aumentiamo la potenza richiesta del 20, anche del 30%: otteniamo 0,74 kWh.
Pertanto, il fabbisogno reale di potenza di riscaldamento potrebbe essere significativamente inferiore rispetto allo schema di scambio “1,2 kW per metro quadrato di superficie della stanza”.
Inoltre, il corretto calcolo della potenza richiesta dei radiatori per il riscaldamento ridurrà il volume refrigerante nell'impianto di riscaldamento, che ridurrà il carico sulla caldaia e i costi del carburante.
Conclusioni e video utile sull'argomento
Dove va il calore dalla casa? Le risposte sono fornite da un video visivo:
Nel video viene illustrata la procedura per calcolare la perdita di calore di un'abitazione attraverso l'involucro edilizio. Conoscendo la perdita di calore, puoi calcolare con precisione la potenza del sistema di riscaldamento:
Per un video dettagliato sui principi di selezione delle caratteristiche di potenza di una caldaia per riscaldamento, vedere di seguito:
La produzione di calore diventa ogni anno più costosa e i prezzi del carburante aumentano. E non c'è sempre abbastanza calore. È impossibile rimanere indifferenti al consumo energetico di un cottage: è completamente non redditizio.
Da un lato, ogni nuova stagione di riscaldamento costa sempre di più al proprietario della casa. D'altro canto, isolare le pareti, le fondamenta e il tetto di una casa di campagna costa un bel po' di soldi. Tuttavia, quanto meno calore esce dall’edificio, tanto più economico risulterà riscaldarlo.
Conservare il calore nei locali della casa è il compito principale dell'impianto di riscaldamento durante i mesi invernali.La scelta della potenza della caldaia per il riscaldamento dipende dalle condizioni della casa e dalla qualità dell'isolamento delle sue strutture di contenimento. Il principio "kilowatt per 10 metri quadrati di superficie" funziona in un cottage con condizioni medie di facciate, tetto e fondamenta.
Hai calcolato tu stesso il sistema di riscaldamento della tua casa? Oppure hai notato una discrepanza nei calcoli forniti nell'articolo? Condividi la tua esperienza pratica o la quantità di conoscenze teoriche lasciando un commento nel blocco sotto questo articolo.
È positivo che ora sia possibile calcolare correttamente il sistema di riscaldamento di una casa privata. Evitando errori in fase di pianificazione, risparmiamo molto denaro, tempo e nervi, ottenendo allo stesso tempo condizioni di vita confortevoli. In precedenza, tutto veniva fatto a occhio, per capriccio, e spesso in seguito doveva essere completato o completamente rifatto. È fantastico che la scienza venga applicata.
Se vuoi una casa calda e accogliente, allora devi calcolare l'impianto di riscaldamento. Fortunatamente ora ci sono molti calcolatori online su Internet che semplificano il compito.