Escolhendo uma caldeira de aquecimento: como calcular a potência da caldeira

Os desenvolvedores privados provavelmente estarão interessados ​​em como calcular corretamente a potência do equipamento de aquecimento. O artigo irá familiarizar os leitores com os fundamentos da metodologia de cálculos de engenharia térmica, para que comprar uma caldeira não seja desnecessariamente caro e uma casa no inverno seja muito fria..

O que determina a potência necessária

Cada edifício é único devido aos processos de engenharia de calor que ocorrem nele. Ao escolher a potência da caldeira, os indicadores mais interessantes são as perdas de calor. A rigor, a saída da caldeira deve ser equivalente à quantidade de calor que sai de casa devido à diferença de temperatura entre os dois ambientes. Várias áreas principais com as taxas de vazamento mais altas podem ser nomeadas:

1. Telhado e laje de teto – até 30%.
2. Paredes e pisos – até 50%.
3. Janelas e portas – 15%.
4. Ventilação – 5-10%.

Para definir valores quantitativos de perda de calor, você pode usar todos os tipos de calculadoras. Dados mais precisos são calculados por cálculos individuais, para os quais são de fundamental importância:

1. Espessura e material das paredes, pisos.
2. Diferença de temperatura entre o ar externo e interno.
3. A área das paredes envolventes.
4. Número de portas e janelas, tipo de unidades de vidro.
5. Capacidade de ventilação.
6. A profundidade de congelamento do solo, cargas médias de vento na casa e outros fatores.

Existem duas maneiras de atingir a potência nominal necessária para manter uma temperatura confortável dentro de um edifício. O primeiro consiste em um aumento quase ilimitado da capacidade dos equipamentos de aquecimento. A segunda opção envolve um estudo detalhado das características técnicas térmicas da casa, o cálculo do valor das perdas de calor para cada plano de fechamento e a possível eliminação de vazamentos. Neste último aspecto, a pesquisa de imagens térmicas de instalações e da casa como um todo está se tornando cada vez mais relevante..

Cálculo das perdas de calor do edifício

A essência do cálculo da engenharia de calor será mais fácil de explicar usando o exemplo de um edifício de um andar bastante primitivo. Os dados iniciais são os seguintes:

1. Área total da casa: 100 m².
2. Altura do teto: 2,5 m.
3. Paredes: concreto aerado 30 cm.
4. Sobreposição: vigas de madeira de 25 cm de espessura com enchimento de lã mineral com densidade de 60 kg / m³.
5. Isolamento térmico: externo, poliestireno expandido 50 mm de espessura.
6. Ventilação: troca de ar até 40 m³ em uma hora.
7. Piso: concreto monolítico com 20 cm de enchimento de argila expandida triturada sobre o solo.

Temperatura desejada no interior da casa: 23-25 ​​° С, na região a temperatura média em janeiro é de -5 …- 6 ° С. Uma vez que o cálculo é feito para determinar a potência máxima do sistema de aquecimento, é necessário correlacionar esses dados com a temperatura mais baixa que ocorre durante o ano. Digamos que seja -25 ° С, o cálculo para este valor será executado em paralelo.

Por conveniência, vamos dividir a casa em quatro zonas de 25, 35 e 40 m², usando os contornos das partições internas como um guia. Essa divisão dos cálculos em pequenas etapas também torna o processo mais fácil..

Em uma área de 25 m² existem duas paredes externas, sua área total é de 26,9 m². Além disso, temos quase 25 m² piso e mesmo teto. Para cada tipo de envelope de construção, calculamos individualmente usando a fórmula:

• Q_suor = S x (? T) x (1 + Q_ext1 + Q_ext2 + … + Q_addN) x K_poses / R_ogro

Aqui: S é a área de uma cerca uniforme (m²).

Q_ext – a quota de perdas adicionais: através da ventilação, abertura de portas ou pontes frias, também com tectos superiores a 4 m. O valor é condicional, o valor total de cerca de 1,5–2 dará uma boa “margem de segurança”.

PARA_poses – valor tabular do coeficiente de posição (posição) da estrutura de projeto em relação ao ar externo. Em cálculos aproximados, é considerado igual a 1, dependendo da orientação da parede varia de 1,05 a 1,1.

R_ogro – resistência à transferência térmica, cada material é diferente (m²Kelvin / W).

Substituindo os valores que conhecemos na fórmula, obtemos:

1. Para o andar Q_suor = 25 x 14 x 1,22 x 1,06 / 0,853 = 0,53 kWh para temperatura média (0,72 kWh para mínimo).
2. Para teto Q_suor = 25 x 27 x 1,95 x 1 / 1,3 = 1,01 kWh para temperatura média (1,76 kWh para mínimo).
3. Para paredes Q_suor = 26,9 x 30 x 1,85 x 1,05 / 1,12 = 1,44 kWh para temperatura média (2,33 kWh para mínimo).

Consequentemente, a perda total de calor da primeira zona é de 2,98 kWh. Evitando cálculos adicionais, aumentaremos proporcionalmente a perda de calor da sala em 25 m² quatro vezes, recebendo 11,92 kWh de média e 19,24 kWh de perda de calor de pico para toda a casa. Esta última, aliás, é a potência desejada da caldeira de aquecimento (muito próxima da realidade), mas nem tudo é tão simples.

Tipos de energia – quais são as diferenças

Se não está preparado ou não pretende abastecer a sua casa com aquecimento geotérmico, existem poucas opções para escolher um portador de energia: eletricidade, gás ou combustível sólido. Em relação aos dois últimos, uma coisa pode ser dita de forma inequívoca: o equipamento da caldeira neles tem a capacidade de converter apenas uma parte do combustível em calor útil, o resto é desperdiçado.

Existem várias razões para isso: combustão incompleta do combustível, perda de parte do calor com os produtos da combustão, falhas de automação, levando ao superaquecimento inercial. Assim, até um terço do dinheiro gasto com aquecimento a gás é desperdiçado, os combustíveis sólidos têm vazamentos ainda maiores.

As caldeiras elétricas são desprovidas desta desvantagem: quantos quilowatts de potência o cabo de entrada perdeu, quase a mesma quantidade permaneceu dentro de casa, pois a conversão de energia é realizada com uma eficiência de 99% para quase todos os tipos de aquecedores.

O que determina a eficiência da caldeira

Em primeiro lugar, a partir do download correto. Para equipamentos de gás, esta é a capacidade do queimador, para equipamentos de combustível sólido – a massa de combustível no forno. Selecione a quantidade de combustível de forma ideal, de modo que todo o calor de sua combustão possa ser absorvido por trocadores de calor.

É muito importante entender que quanto mais próxima a potência nominal da caldeira estiver do pico, mais pronunciada será a transferência de calor incompleta e a combustão quimicamente defeituosa. É ideal selecionar a potência da caldeira 20-25% superior ao pico esperado, de modo que o equipamento não funcione no modo de forçamento forçado.

Muito também depende do projeto da caldeira. Unidades modernas fornecem proteção contra perda de calor através do corpo, ambiente contínuo do forno com refrigerante e esquemas de controle automático altamente eficientes. Não se esqueça também da importância do controle de tração: a maior parte do combustível não se queima por falta de oxigênio.

Equipamento de automação e auxiliar

Depende de você: aumentar a potência da caldeira ou tentar melhorar sua eficiência. Este último pode ser conseguido instalando uma automação, que irá aquecer o refrigerante em momentos ótimos de alta diferença de temperatura, mantendo uma temperatura do ar constante. A eficiência do aquecimento da água no sistema também pode ser aumentada por circulação forçada e sobrepressão..

Existe um arsenal considerável de meios para utilizar o calor residual – todos os tipos de recuperadores e economizadores. Podemos dizer com segurança que esse equipamento de caldeira funciona bem em capacidades acima de 40 kW, mas mesmo em uma escala menor, o equipamento pode ser bastante eficaz..

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