Cálculo del sistema de calefacción de una casa particular:

¿Qué parámetros deben calcularse al diseñar un sistema de calefacción autónomo? ¿Cómo es el cálculo del sistema de calefacción de una casa particular en cada caso? En el artículo proporcionaremos al lector todas las fórmulas necesarias, datos de referencia y acompañaremos los cálculos con ejemplos.

Lo que pensamos

¿Cuáles son las etapas del cálculo del sistema de calefacción para una casa privada?

¿Qué tenemos que contar exactamente?

• La necesidad total de calor y la potencia correspondiente de la caldera de calefacción..
• Demanda de energía térmica de una habitación separada. y, en consecuencia, la potencia del calentador en el mismo.

Nota: tenemos que tocar los métodos para determinar la salida de calor para varios dispositivos de calefacción.

• Capacidad del tanque de expansión..
• Parámetros de la bomba de circulación..

En este orden, y seguir adelante.

Poder termico

Es posible estimar aproximadamente la necesidad de calor en el hogar de dos maneras:

1. Por zona.
2. Por volumen

Calculo de area

Esta técnica es extremadamente simple y se basa en SNiP hace medio siglo: se consume un kilovatio de potencia térmica por cada 10 metros cuadrados. Por lo tanto, una casa con un área total de 100 m2 se puede calentar con una caldera de 10 kilovatios.

El esquema es bueno porque no requiere subir a la naturaleza y calcular la resistencia térmica de las paredes. Pero, como cualquier esquema de cálculo simplificado, da un resultado muy aproximado.

Hay varias razones:

• La caldera calienta todo el volumen de aire en la habitación, lo que depende no solo del área de la casa, sino también de la altura de los techos. Y este parámetro en la vivienda privada puede variar en los límites más amplios.
• Las ventanas y puertas pierden mucho más calor por unidad de área que las paredes. Solo porque es mucho más transparente para la radiación infrarroja.
• La zona climática también afecta en gran medida la pérdida de calor a través de la envoltura del edificio. Un aumento en la temperatura delta entre la habitación y la calle duplicará en dos veces el aumento de los costos de calefacción.

Cálculo del volumen con coeficientes regionales.

Es por estas razones que es mejor usar un esquema de cálculo un poco más complicado, lo que da un resultado mucho más preciso.

1. 60 vatios de calor por metro cúbico del volumen de la habitación climatizada se toman como valor base.
2. Cada ventana en la pared exterior agrega 100 vatios a la salida de calor calculada y 200 a cada puerta.
3. El resultado se multiplica por el coeficiente regional:

Tomemos como ejemplo la misma casa con un área de 100 metros cuadrados.

Sin embargo, esta vez especificaremos una serie de condiciones adicionales:

• La altura de sus techos es de 3,5 metros.
• La casa tiene 10 ventanas y 2 puertas en las paredes exteriores.
• Se encuentra en la ciudad de Verkhoyansk (la temperatura promedio de enero es de 45.4 C, el mínimo absoluto es de 67.6 C).

Entonces, calculemos la calefacción de una casa particular para estas condiciones.

1. El volumen interno de la sala climatizada es de 100 * 3,5 = 350 m3.
2. El valor básico de la potencia térmica será igual a 350 * 60 = 21000 vatios.
3. Ventanas y puertas exacerban la situación: 21000+ (100 * 10) + (200 * 2) = 22400 vatios.
4. Finalmente, el clima refrescante de Verkhoyansk nos obligará a aumentar la capacidad de calor ya grande de la calefacción en otras dos veces: 22400 * 2 = 44800 vatios.

Es fácil ver que la diferencia con el resultado obtenido por el primer método es más de cuatro veces.

Aparatos de calefacción

¿Cómo calcular la calefacción en una casa privada para habitaciones individuales y elegir los dispositivos de calefacción adecuados para esta potencia?

El mismo método para calcular la necesidad de calefacción para una habitación individual es completamente idéntico al anterior.

Por ejemplo, para una habitación de 12 m2 con dos ventanas en la casa descrita por nosotros, el cálculo se verá así:

1. El volumen de la sala es 12 * 3.5 = 42 m3.
2. La potencia térmica base será igual a 42 * 60 = 2520 vatios.
3. Dos ventanas le agregarán 200 más. 2520 + 200 = 2720.
4. Un coeficiente regional duplicará la demanda de calor. 2720 ​​* 2 = 5440 vatios.

¿Cómo recalcular el valor resultante en el número de secciones del radiador? ¿Cómo elegir el número y tipo de convectores de calefacción?

• Los fabricantes siempre indican la salida de calor para convectores, radiadores de placas, etc. En la documentación adjunta.

• Para los radiadores seccionales, la información necesaria generalmente se puede encontrar en los sitios web de distribuidores y fabricantes. En el mismo lugar es bastante frecuente encontrar la calculadora para el recálculo de kilovatios en la sección.
• Finalmente, si usa radiadores seccionales de origen desconocido, con su tamaño estándar de 500 milímetros a lo largo de los ejes del pezón, puede concentrarse en los siguientes valores promedio:

En un sistema de calefacción autónomo con sus parámetros moderados y predecibles del refrigerante, los radiadores de aluminio más utilizados. Su precio razonable se combina muy agradablemente con una apariencia decente y una alta disipación de calor.

En nuestro caso, las secciones de aluminio con una capacidad de 200 vatios requerirán 5440/200 = 27 (redondeadas).

Como siempre, hay un par de sutilezas.

• Con un radiador de múltiples secciones de montaje lateral, la temperatura de las últimas secciones es mucho más baja que la primera; En consecuencia, el flujo de calor del calentador cae. Una simple instrucción ayudará a resolver el problema: conecte los radiadores de acuerdo con el esquema de abajo hacia abajo.
• Los fabricantes indican la salida de calor para una temperatura delta entre el refrigerante y una sala de 70 grados (por ejemplo, 90 / 20C). Cuando disminuye, el flujo de calor caerá.

Caso especial

A menudo, los registros de acero hechos en casa se utilizan como dispositivos de calefacción en casas privadas.

Tenga en cuenta que atraen no solo un bajo costo, sino también una excepcional resistencia a la tracción, lo que es muy útil cuando se conecta la casa a la tubería de calefacción. En un sistema de calefacción autónomo, su atractivo se ve negado por el aspecto sencillo y la baja emisión de calor por unidad de volumen del calentador.

Sin embargo, ¿cómo estimar la capacidad térmica de un registro de un tamaño conocido?

Para un solo tubo redondo horizontal, se calcula mediante la fórmula de la forma Q = Pi * Dn * L * k * Dt, en la que:

• Q - flujo de calor;
• Pi es el número pi que se toma para ser 3.1415;
• DN - el diámetro exterior del tubo en metros;
• L es su longitud (también en metros);
• k es el coeficiente de conductividad térmica, que se toma como 11,63 W / m2 * C;
• Dt - temperatura delta, la diferencia entre el refrigerante y el aire en la habitación.

En el registro horizontal multisección, la transferencia de calor de todas las secciones, excepto la primera, se multiplica por 0,9, ya que emiten calor al flujo ascendente de aire calentado por la primera sección.

Calculemos la transferencia de calor de un registro de cuatro secciones con un diámetro de sección de 159 mm y una longitud de 2,5 metros a una temperatura del refrigerante de 80 C y una temperatura del aire en la habitación de 18 C.

1. La salida de calor de la primera sección es 3.1415 * 0.159 * 2.5 * 11.63 * (80-18) = 900 vatios.
2. La salida de calor de cada una de las otras tres secciones es igual a 900 * 0.9 = 810 vatios.
3. La salida de calor total del calentador es 900+ (810 * 3) = 3330 vatios.

Tanque de expansion

Y en este caso hay dos métodos de cálculo: simple y preciso.

Circuito simple

El cálculo simple es extremadamente simple: el volumen del tanque de expansión se toma igual a 1/10 del volumen de refrigerante en el circuito.

¿Dónde obtener el valor del volumen de refrigerante?

Aquí hay un par de soluciones simples:

1. Llene el contorno con agua, purgue el aire y luego drene toda el agua a través del sellador en cualquier plato de medición.
2. Además, aproximadamente el volumen de un sistema equilibrado se puede calcular a una velocidad de 15 litros de refrigerante por kilovatio de potencia de la caldera. Entonces, en el caso de una caldera de 45 kW, el sistema tendrá aproximadamente 45 * 15 = 675 litros de portador de calor.

Por lo tanto, en este caso, el tanque de expansión para el sistema de calefacción de 80 litros (redondeado hasta el valor estándar) será un mínimo razonable.

Esquema exacto

Más precisamente, puede hacer sus propias manos para calcular el volumen del tanque de expansión utilizando la fórmula V = (Vt x E) / D, en la que:

• V - el valor deseado en litros.
• Vt es el volumen total del refrigerante.
• E es el coeficiente de expansión del refrigerante.
• D es el coeficiente de eficiencia del tanque de expansión.

Obviamente, los dos últimos parámetros necesitan comentarios.

El coeficiente de expansión del agua y las mezclas pobres de agua y glicol se pueden obtener de la siguiente tabla (cuando se calienta a partir de la temperatura inicial de + 10 ° C):

La relación de eficiencia del tanque se puede calcular utilizando la fórmula D = (Pv - Ps) / (Pv + 1), en la que:

• Pv es la presión máxima en el circuito (la presión de apertura de la válvula de seguridad).

Consejo: por lo general se toma como 2.5 kgf / cm2.

• Presión ps-estática del circuito (también es la presión de carga del tanque). Se calcula como 1/10 del diferencial en metros entre el nivel del tanque y el punto superior del circuito (una sobrepresión de 1 kgf / cm2 eleva la columna de agua en 10 metros). Se crea una presión igual a Ps en la cámara de aire del tanque antes de llenar el sistema.

Como ejemplo, calculemos los requisitos del tanque para las siguientes condiciones:

• La diferencia de altura entre el tanque y el punto superior del contorno es de 5 metros.
• La potencia de la caldera de calefacción en la casa es de 36 kW.
• El calentamiento máximo del agua es de 80 grados (de 10 a 90C).

Entonces

1. La relación de eficiencia del tanque será (2.5-0.5) / (2.5 + 1) = 0.57.

1. El volumen de portador de calor a una velocidad de 15 litros por kilovatio es igual a 15 * 36 = 540 litros.
2. El coeficiente de expansión del agua cuando se calienta a 80 grados es de 3.58%, o 0.0358.
3. Por lo tanto, el volumen mínimo del tanque es (540 * 0.0358) / 0.57 = 34 litros.

Bomba de circulacion

¿Cómo elegir los parámetros óptimos de la bomba de circulación para el sistema de calefacción?

Dos parámetros son importantes para nosotros: la presión creada por la bomba y su rendimiento.

Con presión, todo no es simple, sino muy simple: el contorno de cualquier longitud razonable para una casa privada requerirá una presión de no más de 2 metros como mínimo para los dispositivos de presupuesto.

Ayuda: una caída de 2 metros hace circular el sistema de calefacción de un edificio de 40 apartamentos.

La forma más sencilla de elegir el rendimiento es multiplicar el volumen de refrigerante en el sistema por 3: el circuito debe girar tres veces en una hora. Así, en un sistema con un volumen de 540 litros, una bomba con una capacidad de 1,5 m3 / hora (redondeada) es suficiente.

Se realiza un cálculo más preciso utilizando la fórmula G = Q / (1.163 * Dt), en la que:

• G - Rendimiento en metros cúbicos por hora.
• Q es la potencia de la caldera o sección del circuito, donde es necesario asegurar la circulación, en kilovatios.
• 1.163 es un coeficiente relacionado con la capacidad calorífica promedio del agua.
• Dt es el delta de temperaturas entre el flujo y el retorno del circuito.

Sugerencia: para el sistema autónomo, los parámetros estándar son 70/50 C.

Con la notoria salida de calor de la caldera de 36 kW y una temperatura delta de 20 ° C, la capacidad de la bomba debe ser 36 / (1.163 * 20) = 1.55 m3 / h.

Conclusión

Esperamos haber puesto a disposición del lector todos los materiales necesarios. Información adicional sobre cómo calcular la calefacción en una casa privada se puede encontrar en el video adjunto. ¡Éxitos!