La conception et le calcul thermique d'un système de chauffage est une étape obligatoire dans l'aménagement du chauffage d'une maison. La tâche principale des activités de calcul est de déterminer les paramètres optimaux de la chaudière et du système de radiateurs.
D'accord, à première vue, il peut sembler que seul un ingénieur peut faire un calcul d'ingénierie thermique. Cependant, tout n'est pas si compliqué. Connaissant l'algorithme des actions, il s'avérera d'effectuer indépendamment les calculs nécessaires.
L'article décrit en détail la procédure de calcul et fournit toutes les formules nécessaires. Pour une meilleure compréhension, nous avons préparé un exemple de calcul thermique pour une maison privée.
Normes de régimes de température des locaux
Avant d'effectuer tout calcul des paramètres du système, il est nécessaire, au minimum, de connaître l'ordre des résultats attendus, ainsi que de disposer des caractéristiques standardisées de certaines valeurs tabulaires qui doivent être substituées dans les formules ou laissez-vous guider par eux.
Après avoir effectué des calculs de paramètres avec de telles constantes, on peut être sûr de la fiabilité du paramètre dynamique ou constant recherché du système.
Pour les locaux à diverses fins, il existe des normes de référence pour les régimes de température des locaux résidentiels et non résidentiels. Ces normes sont inscrites dans les soi-disant GOST.
Pour un système de chauffage, l'un de ces paramètres globaux est la température ambiante, qui doit être constante quelles que soient la saison et les conditions ambiantes.
Selon la réglementation des normes et règles sanitaires, il existe des différences de température par rapport aux saisons d'été et d'hiver. Le système de climatisation est responsable du régime de température de la pièce pendant la saison estivale, le principe de son calcul est décrit en détail dans cet article.
Mais la température ambiante en hiver est fournie par le système de chauffage. Par conséquent, nous nous intéressons aux plages de températures et à leurs tolérances pour les écarts pour la saison hivernale.
La plupart des documents réglementaires stipulent les plages de température suivantes qui permettent à une personne d'être à l'aise dans une pièce.
Pour les locaux non résidentiels de type bureau d'une superficie maximale de 100 m2:
- 22 à 24 ° C - température optimale de l'air;
- 1 ° C - fluctuation admissible.
Pour les locaux de type bureau d'une superficie supérieure à 100 m2, la température est de 21-23 ° C. Pour les locaux non résidentiels de type industriel, les plages de température diffèrent considérablement selon la destination des locaux et les normes de protection du travail établies.
Chaque personne a sa propre température ambiante confortable. Quelqu'un aime qu'il fasse très chaud dans la pièce, quelqu'un est à l'aise quand la pièce est fraîche - tout cela est assez individuel
Quant aux locaux d'habitation: appartements, maisons privées, propriétés, etc., certaines plages de températures peuvent être ajustées en fonction des souhaits des résidents.
Et pourtant, pour des locaux spécifiques d'un appartement et d'une maison, nous avons:
- 20 à 22 ° C - salle de séjour, y compris la chambre des enfants, tolérance ± 2 ° С -
- 19 à 21 ° C - cuisine, toilette, tolérance ± 2 ° С;
- 24 à 26 ° C - salle de bain, douche, piscine, tolérance ± 1 ° С;
- 16 à 18 ° C - couloirs, couloirs, escaliers, débarras, tolérance + 3 ° С
Il est important de noter qu'il existe plusieurs paramètres de base qui affectent la température dans la pièce et sur lesquels vous devez vous concentrer lors du calcul du système de chauffage: l'humidité (40-60%), la concentration d'oxygène et de dioxyde de carbone dans l'air. (250: 1), la vitesse de déplacement de la masse d'air (0,13-0,25 m / s), etc.
Calcul des radiateurs de chauffage par surface
Le moyen le plus simple. Calculez la quantité de chaleur requise pour le chauffage, en fonction de la superficie de la pièce dans laquelle les radiateurs seront installés. Vous connaissez la superficie de chaque pièce, et la demande de chaleur peut être déterminée selon les codes du bâtiment SNiP:
- pour la zone climatique moyenne, 60-100W sont nécessaires pour chauffer 1m 2 de surface habitable;
- pour les zones au-dessus de 60 o, 150-200W sont nécessaires.
Sur la base de ces normes, vous pouvez calculer la quantité de chaleur dont votre pièce aura besoin. Si l'appartement / maison est situé dans la zone climatique moyenne, 1600W de chaleur seront nécessaires pour chauffer une superficie de 16m2 (16 * 100 = 1600). Puisque les normes sont moyennes et que le temps ne se laisse pas aller à la constance, nous pensons qu'il faut 100W. Cependant, si vous habitez dans le sud de la zone climatique moyenne et que vos hivers sont doux, comptez 60W.
Le calcul des radiateurs de chauffage peut être effectué selon les normes SNiP
Une réserve de marche en chauffage est nécessaire, mais pas très importante: avec une augmentation de la puissance requise, le nombre de radiateurs augmente. Et plus il y a de radiateurs, plus il y a de liquide de refroidissement dans le système. Si pour ceux qui sont raccordés au chauffage central, cela n'est pas critique, alors pour ceux qui ont ou prévoient un chauffage individuel, un grand volume du système signifie des coûts (supplémentaires) importants pour chauffer le liquide de refroidissement et une plus grande inertie du système (la température réglée est moins bien entretenu). Et une question logique se pose: "Pourquoi payer plus?"
Après avoir calculé la demande de chaleur de la pièce, nous pouvons savoir combien de sections sont nécessaires. Chacun des appareils de chauffage peut émettre une certaine quantité de chaleur, qui est indiquée sur le passeport. Ils prennent la demande de chaleur trouvée et la divisent par la puissance du radiateur. Le résultat est le nombre de sections requis pour compenser les pertes.
Calculons le nombre de radiateurs pour la même pièce. Nous avons déterminé que 1600W est nécessaire. Laissez la puissance d'une section être de 170W. Il s'avère que 1600/170 = 9,411 pcs. Vous pouvez arrondir à votre discrétion. Le plus petit peut être arrondi, par exemple dans la cuisine - il y a suffisamment de sources de chaleur supplémentaires, et le plus grand est meilleur dans une pièce avec un balcon, une grande fenêtre ou dans une pièce d'angle.
Le système est simple, mais les inconvénients sont évidents: la hauteur des plafonds peut être différente, le matériau des murs, des fenêtres, de l'isolation et un certain nombre d'autres facteurs ne sont pas pris en compte. Le calcul du nombre de sections de radiateur de chauffage selon SNiP est donc approximatif. Pour un résultat précis, vous devez faire des ajustements.
Calcul de la perte de chaleur dans la maison
Selon la deuxième loi de la thermodynamique (physique scolaire), il n'y a pas de transfert spontané d'énergie de mini-ou macro-objets moins chauffés vers des objets plus chauffés. Un cas particulier de cette loi est «l'effort» pour créer un équilibre de température entre deux systèmes thermodynamiques.
Par exemple, le premier système est un environnement avec une température de -20 ° C, le second système est un bâtiment avec une température interne de + 20 ° C. Selon la loi ci-dessus, ces deux systèmes s'efforceront de s'équilibrer par l'échange d'énergie. Cela se produira à l'aide des pertes de chaleur du deuxième système et du refroidissement du premier.
On peut dire sans ambiguïté que la température ambiante dépend de la latitude à laquelle se trouve la maison privée. Et la différence de température affecte la quantité de fuites de chaleur du bâtiment (+)
La perte de chaleur signifie le dégagement involontaire de chaleur (énergie) d'un objet (maison, appartement). Pour un appartement ordinaire, ce processus n'est pas si "perceptible" par rapport à une maison privée, car l'appartement est situé à l'intérieur du bâtiment et est "adjacent" à d'autres appartements.
Dans une maison privée, la chaleur «s'échappe» plus ou moins à travers les murs extérieurs, le sol, le toit, les fenêtres et les portes.
Connaissant la quantité de chaleur perdue pour les conditions météorologiques les plus défavorables et les caractéristiques de ces conditions, il est possible de calculer la puissance du système de chauffage avec une grande précision.
Ainsi, le volume des fuites de chaleur du bâtiment est calculé à l'aide de la formule suivante:
Q = Qfloor + Qwall + Qwindow + Qroof + Qdoor +… + Qioù
Qi - le volume de perte de chaleur dû à l'aspect uniforme de l'enveloppe du bâtiment.
Chaque composant de la formule est calculé par la formule:
Q = S * ∆T / Roù
- Q - fuites thermiques, V;
- S - superficie d'un type de structure spécifique, m2. m;
- ∆T - différence de température entre l'air ambiant et l'air intérieur, ° C;
- R - résistance thermique d'un certain type de structure, m2 * ° C / W.
Il est recommandé de prendre la valeur même de la résistance thermique des matériaux réellement existants dans les tableaux auxiliaires.
De plus, la résistance thermique peut être obtenue en utilisant le rapport suivant:
R = d / koù
- R - résistance thermique, (m2 * K) / W;
- k - coefficient de conductivité thermique du matériau, W / (m2 * K);
- ré Est l'épaisseur de ce matériau, m.
Dans les maisons anciennes avec une structure de toit humide, les fuites de chaleur se produisent par le haut du bâtiment, à savoir par le toit et le grenier. La mise en œuvre de mesures de réchauffement du plafond ou d'isolation thermique du toit du grenier résout ce problème.
Si vous isolez le grenier et le toit, la perte totale de chaleur de la maison peut être considérablement réduite.
Il existe plusieurs autres types de perte de chaleur dans la maison par des fissures dans les structures, un système de ventilation, une hotte de cuisine, l'ouverture des fenêtres et des portes. Mais cela n'a aucun sens de prendre en compte leur volume, car ils ne représentent pas plus de 5% du nombre total de fuites de chaleur principales.
Nous déterminons les pertes de chaleur réelles dans les réseaux de chaleur
Nous partons de l'hypothèse que les pertes de chaleur dans les réseaux de chaleur ne dépendent pas de la vitesse de circulation de l'eau dans la canalisation, mais dépendent de
- diamètre du tuyau,
- température du liquide de refroidissement,
- matériau d'isolation thermique et
- états d'isolation thermique.
Conductivité thermique stationnaire d'une paroi cylindrique - description de la méthode de calcul
Par paroi cylindrique, on entend une conduite de longueur infinie avec un rayon intérieur R1 (diamètre D1) et un rayon extérieur R2 (diamètre D2).
Des températures constantes t1 et t2 sont fixées sur les surfaces murales. Le transfert de chaleur est effectué uniquement par conductivité thermique, les surfaces extérieures sont isothermes (équipotentielles) et le champ de température ne change que le long de l'épaisseur de la paroi du tuyau dans la direction du rayon.
Le flux thermique traversant une paroi cylindrique de longueur unitaire est noté ql et est appelé flux thermique linéaire, W / m:
où λ est le coefficient de conductivité thermique du matériau étudié, W / (m ∙ K);
D1, D2 - respectivement, les diamètres intérieur et extérieur de la couche cylindrique du matériau;
t1, t2 - températures moyennes des surfaces intérieure et extérieure de la couche cylindrique du matériau.
Flux thermique, W:
où l est la longueur du tuyau, m.
Considérons la conductivité thermique d'une paroi cylindrique multicouche constituée de n couches cylindriques homogènes et concentriques à coefficient de conductivité thermique constant et dans chaque couche, la température et le diamètre de la surface intérieure de la première couche sont égaux à t1 et R1, sur le surface extérieure de la dernière nième couche - tn + 1 et Rn + un.
Le flux thermique linéaire de la paroi cylindrique ql est une valeur constante pour toutes les couches et est orienté vers l'abaissement de la température, par exemple, de la couche intérieure à la couche extérieure.
En écrivant la valeur ql pour chaque i-ième couche arbitraire et en transformant cette équation, nous avons
Étant donné que le réseau de chauffage comporte trois types d'isolation différents, nous calculons les pertes de chaleur des canalisations pour chaque type séparément, ainsi que le cas sans isolation de canalisation pour évaluer les pertes de chaleur dans les sections endommagées du réseau de chauffage.
Ensuite, nous avons calculé les pertes de chaleur dans les réseaux de chaleur avec différents types d'isolation thermique.
Dans l'exemple qui suit, le calcul des pertes de chaleur dans un réseau de chauffage avec isolation en mousse de polyéthylène.
Détermination de la puissance de la chaudière
Pour maintenir la différence de température entre l'environnement et la température à l'intérieur de la maison, un système de chauffage autonome est nécessaire pour maintenir la température souhaitée dans chaque pièce d'une maison privée.
La base du système de chauffage est constituée de différents types de chaudières: à combustible liquide ou solide, électrique ou à gaz.
La chaudière est l'unité centrale du système de chauffage qui génère de la chaleur.La principale caractéristique de la chaudière est sa puissance, à savoir le taux de conversion de la quantité de chaleur par unité de temps.
Après avoir fait des calculs de la charge thermique pour le chauffage, nous obtiendrons la puissance nominale requise de la chaudière.
Pour un appartement ordinaire à plusieurs pièces, la puissance de la chaudière est calculée en fonction de la surface et de la puissance spécifique:
Rboiler = (Sroom * Rudelnaya) / 10où
- Chambres S- la superficie totale de la pièce chauffée;
- Rudellnaya- densité de puissance par rapport aux conditions climatiques.
Mais cette formule ne prend pas en compte les pertes de chaleur, qui sont suffisantes dans une maison privée.
Il existe une autre relation qui prend en compte ce paramètre:
Рboiler = (Qloss * S) / 100où
- Rkotla- puissance de la chaudière;
- Qloss- perte de chaleur;
- S - espace chauffé.
La puissance nominale de la chaudière doit être augmentée. Le stock est nécessaire si vous prévoyez d'utiliser la chaudière pour chauffer l'eau de la salle de bain et de la cuisine.
Dans la plupart des systèmes de chauffage des maisons privées, il est recommandé d'utiliser un vase d'expansion, qui stockera l'alimentation en liquide de refroidissement. Chaque maison privée a besoin d'eau chaude
Afin de prévoir la réserve de marche de la chaudière, le facteur de sécurité K doit être ajouté à la dernière formule:
Рboiler = (Qloss * S * K) / 100où
À - sera égal à 1,25, c'est-à-dire que la puissance estimée de la chaudière sera augmentée de 25%.
Ainsi, la puissance de la chaudière permet de maintenir la température standard de l'air dans les pièces du bâtiment, ainsi que d'avoir un volume initial et supplémentaire d'eau chaude dans la maison.
Calculs généraux
Il est nécessaire de déterminer la capacité de chauffage totale afin que la puissance de la chaudière de chauffage soit suffisante pour un chauffage de haute qualité de toutes les pièces. Le dépassement du volume autorisé peut entraîner une usure accrue de l'appareil de chauffage, ainsi qu'une consommation d'énergie importante.
Chaudière
Le calcul de la puissance de l'unité de chauffage permet de déterminer l'indicateur de la puissance de la chaudière. Pour ce faire, il suffit de prendre comme base le rapport auquel 1 kW d'énergie thermique suffit pour chauffer efficacement 10 m2 de surface habitable. Ce rapport est valable en présence de plafonds dont la hauteur ne dépasse pas 3 mètres.
Dès que l'indicateur de puissance de la chaudière est connu, il suffit de trouver une unité adaptée dans un magasin spécialisé. Chaque fabricant indique la quantité d'équipement dans les données du passeport.
Par conséquent, si le calcul de puissance correct est effectué, les problèmes de détermination du volume requis ne se poseront pas.
Tuyaux
Pour déterminer le volume d'eau suffisant dans les tuyaux, il est nécessaire de calculer la section transversale de la canalisation selon la formule - S = π × R2, où:
- S - coupe transversale;
- π - constante constante égale à 3,14;
- R est le rayon intérieur des tuyaux.
Vase d'expansion
Il est possible de déterminer la capacité du vase d'expansion, en ayant des données sur le coefficient de dilatation thermique du liquide de refroidissement. Pour l'eau, ce chiffre est de 0,034 lorsqu'il est chauffé à 85 ° C.
Lors du calcul, il suffit d'utiliser la formule: V-tank = (V système × K) / D, où:
- V-tank - le volume requis du vase d'expansion;
- Système en V - le volume total de liquide dans les éléments restants du système de chauffage;
- K est le coefficient de dilatation;
- D - l'efficacité du vase d'expansion (indiquée dans la documentation technique).
Radiateurs
Actuellement, il existe une grande variété de types individuels de radiateurs pour les systèmes de chauffage. Outre les différences fonctionnelles, ils ont tous des hauteurs différentes.
Pour calculer le volume de fluide de travail dans les radiateurs, vous devez d'abord calculer leur nombre. Multipliez ensuite ce montant par le volume d'une section.
Vous pouvez connaître le volume d'un radiateur à l'aide des données de la fiche technique du produit. En l'absence de telles informations, vous pouvez naviguer selon les paramètres moyennés:
- fonte - 1,5 litre par section;
- bimétallique - 0,2-0,3 litres par section;
- aluminium - 0,4 litre par section.
L'exemple suivant vous aidera à comprendre comment calculer correctement la valeur. Disons qu'il y a 5 radiateurs en aluminium. Chaque élément chauffant contient 6 sections. Nous faisons un calcul: 5 × 6 × 0,4 = 12 litres.
Caractéristiques de la sélection de radiateurs
Les radiateurs, les panneaux, les systèmes de chauffage par le sol, les convecteurs, etc. sont des composants standard pour fournir de la chaleur dans une pièce Les éléments les plus courants d'un système de chauffage sont les radiateurs.
Le dissipateur thermique est une structure de type modulaire creuse spéciale en alliage à haute dissipation thermique. Il est fabriqué à partir d'acier, d'aluminium, de fonte, de céramique et d'autres alliages. Le principe de fonctionnement d'un radiateur de chauffage est réduit au rayonnement de l'énergie du liquide de refroidissement dans l'espace de la pièce à travers les «pétales».
Un radiateur de chauffage en aluminium et bimétallique a remplacé les radiateurs massifs en fonte. La facilité de production, la dissipation thermique élevée, la bonne construction et la bonne conception ont fait de ce produit un outil populaire et répandu pour rayonner la chaleur à l'intérieur.
Il existe plusieurs méthodes pour calculer les radiateurs de chauffage dans une pièce. La liste des méthodes ci-dessous est triée par ordre croissant de précision de calcul.
Options de calcul:
- Par zone... N = (S * 100) / C, où N est le nombre de sections, S est la surface de la pièce (m2), C est le transfert de chaleur d'une section du radiateur (W, tiré de ces passeports ou certificat de produit), 100 W est la quantité de flux de chaleur nécessaire pour chauffer 1 m2 (valeur empirique). La question se pose: comment prendre en compte la hauteur du plafond de la pièce?
- Par volume... N = (S * H * 41) / C, où N, S, C - de la même manière. H est la hauteur de la pièce, 41 W est la quantité de flux thermique nécessaire pour chauffer 1 m3 (valeur empirique).
- Par cotes... N = (100 * S * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C, où N, S, C et 100 sont similaires. k1 - en tenant compte du nombre de chambres dans l'unité vitrée de la fenêtre de la pièce, k2 - isolation thermique des murs, k3 - le rapport de la surface des fenêtres à la surface de la pièce, k4 - la température négative moyenne pendant la semaine la plus froide de l'hiver, k5 - le nombre de murs extérieurs de la pièce (qui «sortent» de la rue) k6 - le type de pièce en haut, k7 - la hauteur du plafond.
C'est la manière la plus précise de calculer le nombre de sections. Naturellement, les résultats des calculs fractionnaires sont toujours arrondis à l'entier suivant.
Comment calculer la puissance calorifique d'un appareil de chauffage
La façon de calculer la puissance dépend en grande partie du type d'appareil de chauffage dont nous parlons.
- Pour tous les appareils de chauffage électrique, sans exception, la puissance thermique effective est exactement égale à la puissance électrique de leur plaque signalétique.
Rappelez-vous le cours de physique de l'école: si un travail utile n'est pas fait (c'est-à-dire le mouvement d'un objet avec une masse non nulle par rapport au vecteur de gravité), toute l'énergie dépensée va au chauffage de l'environnement.
Pouvez-vous deviner la puissance calorifique de l'appareil par son emballage?
- Pour la plupart des appareils de chauffage de fabricants décents, leur puissance thermique est indiquée dans la documentation d'accompagnement ou sur le site Web du fabricant.
Souvent, vous pouvez même trouver une calculatrice pour calculer les radiateurs de chauffage pour un certain volume d'une pièce et les paramètres du système de chauffage.
Il y a ici une subtilité: presque toujours le fabricant calcule le transfert de chaleur du radiateur - batteries de chauffage, convecteur ou ventilo-convecteur - pour une différence de température très spécifique entre le liquide de refroidissement et la pièce, égale à 70 ° C. Pour les réalités russes, ces paramètres sont souvent un idéal inaccessible.
Enfin, un calcul simple, quoique approximatif, de la puissance d'un radiateur de chauffage par le nombre de sections est possible.
Radiateurs bimétalliques
Le calcul des radiateurs de chauffage bimétalliques est basé sur les dimensions hors tout de la section.
Prenons les données du site de l'usine bolchevique:
- Pour une section avec une distance centre à centre des connexions de 500 millimètres, le transfert de chaleur est de 165 watts.
- Pour la section de 400 mm, 143 watts.
- 300 mm - 120 watts.
- 250 mm - 102 watts.
10 sections avec un demi-mètre entre les axes des connexions nous donneront 1650 watts de chaleur.
Radiateurs en aluminium
Le calcul des radiateurs en aluminium est basé sur les valeurs suivantes (données pour les radiateurs italiens Calidor et Solar):
- La section avec une distance centrale de 500 millimètres dégage 178-182 watts de chaleur.
- Avec une distance centre à centre de 350 millimètres, le transfert de chaleur de la section diminue à 145-150 watts.
Radiateurs en tôle d'acier
Et comment calculer les radiateurs de chauffage à plaques d'acier? Après tout, ils n'ont pas de sections, à partir du nombre desquelles la formule de calcul peut être basée.
Ici, les paramètres clés sont, encore une fois, l'entraxe et la longueur du radiateur. En outre, les fabricants recommandent de prendre en compte la méthode de connexion du radiateur: avec différentes méthodes d'insertion dans le système de chauffage, le chauffage et, par conséquent, la puissance calorifique peuvent également différer.
Afin de ne pas ennuyer le lecteur avec l'abondance de formules dans le texte, nous le renverrons simplement au tableau de puissance de la gamme de radiateurs Korad.
Le schéma prend en compte les dimensions des radiateurs et le type de connexion.
Radiateurs en fonte
Et seulement ici, tout est extrêmement simple: tous les radiateurs en fonte produits en Russie ont la même distance centre à centre des connexions, égale à 500 millimètres, et un transfert de chaleur à un delta de température standard de 70 ° C, égal à 180 watts par section .
La moitié de la bataille est terminée. Nous savons maintenant calculer le nombre de sections ou d'appareils de chauffage avec une puissance thermique requise connue. Mais d'où vient la puissance thermique dont nous avons besoin?
Calcul hydraulique de l'approvisionnement en eau
Bien entendu, le «tableau» du calcul de la chaleur pour le chauffage ne peut être complet sans calculer des caractéristiques telles que le volume et la vitesse du caloporteur. Dans la plupart des cas, le liquide de refroidissement est de l'eau ordinaire à l'état d'agrégation liquide ou gazeux.
Il est recommandé de calculer le volume réel du caloporteur en additionnant toutes les cavités du système de chauffage. Lorsque vous utilisez une chaudière à circuit unique, c'est la meilleure option. Lors de l'utilisation de chaudières à double circuit dans le système de chauffage, il est nécessaire de prendre en compte la consommation d'eau chaude à des fins hygiéniques et à d'autres fins domestiques.
Le calcul du volume d'eau chauffé par une chaudière à double circuit pour fournir de l'eau chaude aux habitants et chauffer le liquide de refroidissement se fait en additionnant le volume interne du circuit de chauffage et les besoins réels des utilisateurs en eau chauffée.
Le volume d'eau chaude dans le système de chauffage est calculé à l'aide de la formule:
W = k * Poù
- W - le volume du caloporteur;
- P - puissance de la chaudière de chauffage;
- k - facteur de puissance (le nombre de litres par unité de puissance est de 13,5, plage - 10-15 litres).
En conséquence, la formule finale ressemble à ceci:
W = 13,5 * P
Le débit du fluide chauffant est l'évaluation dynamique finale du système de chauffage, qui caractérise la vitesse de circulation du liquide dans le système.
Cette valeur permet d'estimer le type et le diamètre du pipeline:
V = (0,86 * P * μ) / ∆Toù
- P - puissance de la chaudière;
- μ - efficacité de la chaudière;
- ∆T - la différence de température entre l'eau d'alimentation et l'eau de retour.
En utilisant les méthodes de calcul hydraulique ci-dessus, il sera possible d'obtenir des paramètres réels, qui sont le «fondement» du futur système de chauffage.
Exemple 1
Il est nécessaire de déterminer le nombre correct de sections pour le radiateur M140-A, qui sera installé dans la pièce située à l'étage supérieur. Dans le même temps, le mur est extérieur, il n'y a pas de niche sous le rebord de la fenêtre. Et la distance entre elle et le radiateur n'est que de 4 cm. La hauteur de la pièce est de 2,7 m. Qn = 1410 W et tv = 18 ° C. Conditions de raccordement du radiateur: raccordement à une colonne montante monotube de type à débit contrôlé (Dy20, vanne KRT avec entrée de 0,4 m); la distribution du système de chauffage est supérieure, tg = 105 ° C, et le débit du liquide de refroidissement à travers la colonne montante est Gst = 300 kg / h. La différence entre la température du liquide de refroidissement de la colonne montante d'alimentation et celle considérée est de 2 ° C.
Déterminez la température moyenne dans le radiateur:
tav = (105 - 2) - 0,5х1410х1,06х1,02х3,6 / (4,187х300) = 100,8 ° C
Sur la base des données obtenues, nous calculons la densité du flux thermique:
tav = 100,8 - 18 = 82,8 ° С
Il est à noter qu'il y a eu un léger changement du niveau de consommation d'eau (360 à 300 kg / h). Ce paramètre n'a pratiquement aucun effet sur qnp.
Qpr = 650 (82,8 / 70) 1 + 0,3 = 809W / m2.
Ensuite, nous déterminons le niveau de transfert de chaleur horizontalement (1r = 0,8 m) et verticalement (1w = 2,7 - 0,5 = 2,2 m) des tuyaux situés. Pour ce faire, vous devez utiliser la formule Qtr = qwxlw + qgxlg.
On a:
Qtr = 93x2,2 + 115x0,8 = 296 W.
Nous calculons l'aire du radiateur requis par la formule Ap = Qnp / qnp et Qпp = Qп - µ trxQtr:
Ap = (1410-0,9x296) / 809 = 1,41 m2.
Nous calculons le nombre requis de sections du radiateur M140-A, en tenant compte du fait que la superficie d'une section est de 0,254 m2:
m2 (µ4 = 1,05, µ 3 = 0,97 + 0,06 / 1,41 = 1,01, nous utilisons la formule µ 3 = 0,97 + 0,06 / Ap et déterminons:
N = (1,41 / 0,254) x (1,05 / 1,01) = 5,8. Autrement dit, le calcul de la consommation de chaleur pour le chauffage a montré qu'un radiateur composé de 6 sections doit être installé dans la pièce afin d'obtenir la température la plus confortable.
Exemple de conception thermique
À titre d'exemple de calcul de la chaleur, il y a une maison ordinaire de 1 étage avec quatre pièces à vivre, une cuisine, une salle de bain, un «jardin d'hiver» et des buanderies.
La fondation est constituée d'une dalle monolithique en béton armé (20 cm), les murs extérieurs sont en béton (25 cm) avec du plâtre, le toit est fait de poutres en bois, le toit est en métal et laine minérale (10 cm)
Désignons les paramètres initiaux de la maison, nécessaires aux calculs.
Dimensions du bâtiment:
- hauteur du sol - 3 m;
- petite fenêtre de l'avant et de l'arrière du bâtiment 1470 * 1420 mm;
- grande fenêtre de façade 2080 * 1420 mm;
- portes d'entrée 2000 * 900 mm;
- portes arrière (sortie sur la terrasse) 2000 * 1400 (700 + 700) mm.
La largeur totale du bâtiment est de 9,5 m2, la longueur est de 16 m2. Seuls les salons (4 pcs.), Une salle de bain et une cuisine seront chauffés.
Pour calculer avec précision la perte de chaleur sur les murs à partir de la surface des murs extérieurs, vous devez soustraire la surface de toutes les fenêtres et portes - il s'agit d'un type de matériau complètement différent avec sa propre résistance thermique
Nous commençons par calculer les surfaces de matériaux homogènes:
- surface au sol - 152 m2;
- surface du toit - 180 m2, en tenant compte de la hauteur du grenier de 1,3 m et de la largeur de la piste - 4 m;
- surface de la fenêtre - 3 * 1,47 * 1,42 + 2,08 * 1,42 = 9,22 m2;
- surface de la porte - 2 * 0,9 + 2 * 2 * 1,4 = 7,4 m2.
La superficie des murs extérieurs sera de 51 * 3-9,22-7,4 = 136,38 m2.
Passons au calcul de la perte de chaleur pour chaque matériau:
- Qpol = S * ∆T * k / d = 152 * 20 * 0,2 / 1,7 = 357,65 W;
- Qroof = 180 * 40 * 0,1 / 0,05 = 14400 W;
- Qwindow = 9,22 * 40 * 0,36 / 0,5 = 265,54 W;
- Qdoor = 7,4 * 40 * 0,15 / 0,75 = 59,2 W;
Et aussi Qwall équivaut à 136,38 * 40 * 0,25 / 0,3 = 4546. La somme de toutes les pertes de chaleur sera de 19628,4 W.
En conséquence, nous calculons la puissance de la chaudière: Рboiler = Qloss * Sheat_room * К / 100 = 19628,4 * (10,4 + 10,4 + 13,5 + 27,9 + 14,1 + 7,4) * 1,25 / 100 = 19628,4 * 83,7 * 1,25 / 100 = 20536,2 = 21 kW.
Nous calculerons le nombre de sections de radiateur pour l'une des pièces. Pour tout le monde, les calculs sont les mêmes. Par exemple, une pièce d'angle (à gauche, coin inférieur du diagramme) fait 10,4 m2.
Par conséquent, N = (100 * k1 * k2 * k3 * k4 * k5 * k6 * k7) / C = (100 * 10,4 * 1,0 * 1,0 * 0,9 * 1,3 * 1,2 * 1,0 * 1,05) /180=8,5176=9.
Cette pièce nécessite 9 sections d'un radiateur de chauffage avec une puissance calorifique de 180 W.
Nous passons au calcul de la quantité de liquide de refroidissement dans le système - W = 13,5 * P = 13,5 * 21 = 283,5 litres. Cela signifie que la vitesse du liquide de refroidissement sera: V = (0,86 * P * μ) / ∆T = (0,86 * 21000 * 0,9) /20=812,7 litres.
En conséquence, un renouvellement complet de la totalité du volume de liquide de refroidissement dans le système équivaudra à 2,87 fois par heure.
Une sélection d'articles sur le calcul thermique aidera à déterminer les paramètres exacts des éléments du système de chauffage:
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Total des pertes de chaleur dans les réseaux de chaleur
À la suite de l'inspection du réseau de chaleur, il a été constaté que
- 60% des canalisations des réseaux de chaleur sont isolées avec de la laine de verre avec 70% d'usure,
- 30% de mousse de polystyrène extrudé de type TERMOPLEX et
- 10% polyéthylène expansé.
| Isolation thermique | Pertes totales d'énergie thermique dans les réseaux de chaleur, en tenant compte du pourcentage de couverture et d'usure, en kW | Calcul des pertes de chaleur dans les réseaux de chaleur, en tenant compte du pourcentage de couverture et d'usure, Gcal / heure |
| Laine de verre | 803,589 | 0,69092 |
| TERMOPLEX | 219,180 | 0,18845 |
| Polyéthylène expansé | 86,468 | 0,07434 |
| Le total: | 1109,238 | 0,95372 |
La meilleure formule à calculer
Tableau d'exemples de calcul de l'eau des radiateurs dans le système de chauffage.
Il convient de dire que ni la première ni la deuxième formule ne permettront à une personne de calculer les différences entre les pertes de chaleur d'un bâtiment, en fonction de l'enveloppe du bâtiment et des structures d'isolation utilisées dans le bâtiment.Afin de faire les calculs nécessaires avec la plus grande précision, une formule quelque peu compliquée doit être utilisée, grâce à laquelle il sera possible de se débarrasser de coûts importants. Cette formule est la suivante: Qt (kW / h) = (100 W / m2 × S (m2) × K1 × K2 × K3 × K4 × K5 × K6 × K7) / 1000 (la quantité de consommation de gaz pour le chauffage n'est pas pris en compte). Dans ce cas, S est la surface de la pièce. W / m2 représente la valeur spécifique de la perte de chaleur, cela inclut tous les indicateurs de consommation de chaleur - murs, fenêtres, etc. Chaque coefficient est multiplié par le suivant et désigne dans ce cas l'un ou l'autre indicateur de fuite de chaleur.
K1 est le coefficient de consommation d'énergie thermique à travers les fenêtres, qui a des valeurs de 0,85, 1, 1,27, qui variera en fonction de la qualité des fenêtres utilisées et de leur isolation. K2 - la quantité de chaleur consommée à travers les murs. Ce coefficient a les mêmes performances que dans le cas d'une perte de chaleur par les fenêtres. Il peut varier en fonction de l'isolation thermique des murs (mauvaise isolation thermique - 1,27, moyenne (lors de l'utilisation d'appareils de chauffage spéciaux) - 1, un niveau élevé d'isolation thermique a un coefficient de 0,854). K3 est un indicateur qui détermine le rapport des surfaces des fenêtres et des planchers (50% - 1,2, 40% - 1,1, 30% - 1,0, 20% - 0,9, 10% - 0,8), le coefficient suivant est la température extérieure la pièce (K4 = -35 degrés - 1,5; -25 degrés - 1,3; -20 degrés - 1,1; -15 degrés - 0,9; -10 degrés - 0,7).
K5 dans cette formule est un coefficient qui reflète le nombre de murs tournés vers l'extérieur (4 murs - 1,4; 3 murs - 1,3; 2 murs - 1,2; 1 mur - 1,1). K6 représente le type d'isolation de la pièce au-dessus de celle pour laquelle ce calcul est effectué. S'il est chauffé, le coefficient sera de 0,8, s'il y a un grenier chaud, puis de 0,9, si cette pièce n'est en aucun cas chauffée, le coefficient sera de 1. Et le dernier coefficient utilisé lors du calcul en fonction de cela La formule indique la hauteur des plafonds dans la pièce. Si la hauteur est de 4,5 mètres, alors le rapport est de 1,2; 4 mètres - 1,15; 3,5 mètres - 1,1; 3 mètres - 1,05; 2,5 mètres - 1.
