Calcul de la charge thermique sur le chauffage et des

Comment calcule-t-on la charge thermique calculée sur le chauffage? Quels facteurs affectent le besoin de chaleur de la maison? Comment choisir les appareils de chauffage optimaux? Dans cet article, nous tenterons de répondre à ces questions et à d’autres.

Plus facile, encore plus facile

Immédiatement faire une réservation: cet article est destiné aux propriétaires de maisons privées et appartements avec chauffage indépendant. Les méthodes de calcul des systèmes de chauffage des immeubles à plusieurs appartements sont assez complexes et doivent prendre en compte de nombreux facteurs: le travail de ventilation, le vent, le degré d'insolation du bâtiment, etc.

Lorsqu'il s'agit de chauffer une petite maison, il est plus facile de capter la chaleur dégagée avec une certaine marge. Le prix de plusieurs sections supplémentaires de la batterie ne semble guère ruineux compte tenu du coût total de la construction.

Les coûts de fonctionnement, toutefois, avec une organisation appropriée, n'augmenteront pas du tout: les thermostats et les selfs limiteront la capacité thermique par temps chaud, quand elle ne sera pas demandée.

Notre objectif est donc d'apprendre à calculer la charge de chauffage de la manière la plus simple et la plus compréhensible pour un non-spécialiste.

Ce que nous pensons

Nous devons apprendre à compter:

• Puissance thermique totale (puissance totale des appareils de chauffage et, dans le cas d'un système autonome, également de la puissance de la chaudière).
• Puissance de chauffe séparée dans une seule pièce.

De plus, nous aborderons plusieurs valeurs liées:

• Calcul de la quantité de liquide de refroidissement et du volume du vase d'expansion du système de chauffage.

• Sélection de la performance de la pompe de circulation.
• Sélection du diamètre de remplissage optimal.

Puissance thermique totale

Par zone

Il y a un demi-siècle, les SNPI offrent le système de calcul le plus simple utilisé par de nombreuses personnes: 100 watts de chaleur sont consommés par mètre carré d'espace chauffé. Sur une maison de 100 carrés ont besoin de 10 kW. Point

Simple, compréhensible et trop inexact.

Les raisons?

1. Les SNiP ont été développés pour les immeubles à appartements. Les fuites de chaleur dans un appartement entouré de locaux chauffés et dans une maison privée avec de l'air glacé au-delà des murs sont incomparables.
2. Le calcul est correct pour les appartements avec une hauteur de plafond de 2,5 mètres. Un plafond plus élevé augmentera le volume de la pièce et, par conséquent, le coût de la chaleur.

1. Par les fenêtres et les portes, on perd beaucoup plus d'énergie thermique que par les murs.
2. Enfin, il sera logique de supposer que les pertes de chaleur à Sochi et à Yakoutsk varieront considérablement. L'augmentation du delta de température entre la pièce et la rue doublera la consommation de chaleur pour le chauffage exactement deux fois. La physique cependant.

Par volume

Vous pouvez utiliser le calcul de la puissance thermique en fonction du volume de la pièce pour les locaux à résistance thermique normalisée des structures fermantes (Moscou - 3,19 m2 * C / W).

• On prélève 40 watts de chaleur par mètre cube de volume d'appartement chauffé. Pour un mètre cube de volume d'une maison privée sans murs communs avec des bâtiments voisins chauffés - 60.

• 100 watts d'énergie thermique sont ajoutés à la valeur de base pour chaque fenêtre. Pour chaque porte menant à la rue - 200.
• La puissance reçue est multipliée par le coefficient régional:

Calculons à nouveau le besoin de puissance thermique de chauffage pour une maison de 100 carrés, mais précisons maintenant la tâche:

1. La hauteur des plafonds de 3,2 mètres nous donnera un volume interne de la maison de 3,2 * 100 = 320 m3.
2. La puissance thermique de base sera de 320 * 60 = 19 200 watts.
3. Les fenêtres et les portes feront leur part: 19200+ (100 * 8) + (200 * 2) = 20 400 watts.
4. Le froid vivifiant de janvier nous obligera à utiliser un coefficient climatique de 1,7. 20400 * 1,7 = 34640 watts.

Comme il est facile de le constater, la différence avec le calcul selon le premier schéma est non seulement énorme, mais frappante.

Que faire si la qualité de l'isolation de la maison est nettement meilleure ou pire que celle requise par la réglementation en matière de construction? Protection thermique des bâtiments?

Par volume et coefficient de réchauffement

L’instruction pour cette situation revient à utiliser une formule de la forme Q = V * Dt * K / 860, dans laquelle:

• Q - L’indicateur préféré de la puissance thermique en kilowatts.
• V - Volume de l'espace chauffé.
• Dt est le delta des températures entre la pièce et la rue au plus fort du froid.
• K - coefficient en fonction du degré d'isolation du bâtiment.

Deux variables nécessitent des commentaires séparés.

Les températures deltaïques sont comprises entre la température de logement SNiP prescrite (+18 pour les régions où les températures hivernales sont basses jusqu'à -31 ° C et +20 pour les régions où les gelées sont plus fortes) et le minimum moyen du mois le plus froid. Se concentrer sur le minimum absolu ne vaut pas la peine: le record de froid est rare et, pardon pour le jeu de mots involontaire, le temps ne l’est pas.

Le coefficient d'isolation thermique peut être obtenu en approximant les données du tableau suivant:

Faisons à nouveau le calcul des charges thermiques sur le chauffage de notre maison à Tynda, en précisant qu’elle est isolée avec une couche de plastique mousse de 150 mm d’épaisseur et protégée des intempéries par des fenêtres à triple vitrage.

En réalité, des maisons modernes dans les conditions du Grand Nord ne sont pas construites.

1. La température à l'intérieur de la maison est supposée être de + 20 ° C.
2. La fameuse encyclopédie sur Internet indiquera utilement le minimum moyen de janvier. Il fait -33C.
3. Ainsi, Dt = 53 degrés.
4. Nous prenons le coefficient d'isolation thermique égal à 0,7: l'isolation thermique décrite par nous est proche de la limite supérieure d'efficacité.

Q = 320 * 53 * 0,7 / 860 = 13,8 kW. C’est cette valeur qui mérite d’être guidée lors du choix d’une chaudière.

Sélection de la puissance du dispositif de chauffage

Comment calculer la charge thermique sur la section de contour correspondant à une seule pièce?

Simplement simple: effectuez le calcul sur l'un des schémas ci-dessus, mais pour le volume de la pièce. Par exemple, une pièce de 10 m2 produira exactement 1/10 de la chaleur totale; selon le calcul selon le dernier schéma, il est égal à 1380 watts.

Comment choisir un appareil de chauffage avec les caractéristiques souhaitées?

Dans le cas général, il suffit de consulter la documentation du radiateur ou du convecteur que vous avez observé. Les fabricants indiquent généralement la valeur du flux thermique pour une seule section ou pour l’ensemble de l’instrument.

Nuance: le flux de chaleur est généralement indiqué pour le delta de température de 70 degrés entre le liquide de refroidissement et l'air de la pièce. Réduire ce delta de moitié entraînera une perte de puissance deux fois supérieure.

Si, pour une raison quelconque, la documentation et le site Web du fabricant ne sont pas disponibles, vous pouvez utiliser les valeurs moyennes suivantes:

Séparément, il est nécessaire de spécifier le calcul du registre de transfert de chaleur.

Pour un tuyau horizontal de section circulaire, il est calculé par la formule Q = Pi * Dn * L * k * Dt, dans laquelle:

• Q - puissance thermique en watts;
• Pi est le nombre pi pris comme étant 3,1415;
• Dн est le diamètre extérieur de la section du registre en mètres.
• L - longueur du tuyau en mètres.
• k est le coefficient de conductivité thermique qui, pour les tubes en acier, est de 11,63 W / m2 * C;
• Dt est le delta de température entre le liquide de refroidissement et l'air de la pièce.

Un registre typique comprend plusieurs sections. En même temps, tous, sauf le premier, se trouvent dans le flux d'air chaud ascendant, ce qui réduit le paramètre Dt et affecte directement le transfert de chaleur. C'est pourquoi un facteur supplémentaire de 0,9 est utilisé pour la deuxième section et les autres sections.

Suivons l'exemple de ce calcul.

Calculons la capacité calorifique d'un registre à quatre sections d'une longueur de trois mètres, constitué d'un tuyau d'un diamètre extérieur de 208 mm, d'une température du liquide de refroidissement de 70 degrés et d'une température de l'air de la pièce de 20 degrés.

1. La puissance de la première section sera de 3.1415 * 0,208 * 3 * 11,63 * 50 = 1140 watts (arrondi à un entier).
2. La puissance de la deuxième section et des autres sections est égale à 1140 * 0,9 = 1026 watts.
3. La puissance thermique totale du registre est de 1140+ (1026 * 3) = 4218 watts.

Capacité du vase d'expansion

C'est l'un des paramètres qui doivent être calculés dans un système de chauffage autonome. Le vase d'expansion doit contenir l'excès de liquide de refroidissement pendant sa dilatation thermique. Le prix de son volume insuffisant - le fonctionnement constant de la soupape de sécurité.

Cependant: le volume surestimé du réservoir n'a pas de conséquences négatives.

Dans la version la plus simple du calcul, le réservoir est pris égal à 10% de la quantité totale de liquide de refroidissement dans le circuit. Comment connaître la quantité de liquide de refroidissement?

Voici quelques solutions simples:

• Le système est rempli d'eau, après quoi il se fond dans n'importe quelle assiette dimensionnelle.
• De plus, dans un système équilibré, le volume de liquide de refroidissement en litres est environ égal à 13 fois la puissance de la chaudière en kilowatts.

Une formule de calcul de réservoir plus complexe (mais donnant également un résultat plus précis) se présente comme suit:

V = (Vt x E) / D.

En cela:

• V est le volume requis du réservoir en litres.
• Vt est le volume de liquide de refroidissement en litres.
• E est le coefficient de dilatation du liquide de refroidissement à la température maximale de fonctionnement du circuit.
• D - Efficacité du réservoir.

Et dans ce cas, quelques paramètres nécessitent des commentaires.

Le coefficient de dilatation de l'eau, qui sert souvent de liquide de refroidissement, lorsqu'il est chauffé à partir de la température initiale de + 10 ° C peut être extrait du tableau suivant:

Utile: les mélanges eau-glycol utilisés comme antigel pour les circuits de chauffage, s’étendent lorsqu’ils sont chauffés légèrement plus fort. La différence atteint 0,45% lorsqu'elle est chauffée à 100 degrés d'une solution de glycol à 30%.

Le coefficient d'efficacité du vase d'expansion est calculé à l'aide de la formule suivante: D = (Pv - Ps) / (Pv + 1).

En cela:

• Pv est la pression de travail maximale autorisée dans le circuit. Il est réglé pour déclencher la soupape de sécurité. En règle générale, il est choisi égal à 2,5 atmosphères.
• Ps - pression de remplissage du réservoir. Cela correspond généralement à la hauteur de la colonne d'eau dans le circuit au-dessus du réservoir. Par exemple, dans le système de chauffage, où le sommet des radiateurs du deuxième étage s’élève au-dessus d’un réservoir monté dans le sous-sol, à 5 mètres, le réservoir est soumis à une pression de 0,5 atmosphère (ce qui correspond à une hauteur de cinq mètres).

À titre d’exemple, calculons un réservoir à faire soi-même dans les conditions suivantes:

• Le volume de liquide de refroidissement dans le circuit est de 400 litres.
• Caloporteur - eau chauffée par la chaudière de 10 à 70 degrés.
• La soupape de sécurité est réglée à 2,5 kgf / cm2.
• Le vase d'expansion est gonflé à l'air à une pression de 0,5 kgf / cm2.

Donc:

1. Le rapport de rendement du réservoir est de (2,5-0,5) / (2,5 + 1) = 0,57.

1. Le coefficient de dilatation de l'eau chauffée à 60 degrés est de 2,25%, ou 0,0225.
2. Le réservoir doit avoir un volume minimum de 400 * 0,0225 / 0,57 = 16 (arrondi à la valeur la plus proche de la plage de taille du réservoir) litres.

Pompe

Comment choisir la pression optimale et les performances de la pompe?

Avec toute la pression est simple. Sa valeur minimale de 2 mètres (0,2 kgf / cm2) suffit pour le contour de toute longueur raisonnable.

Référence: le système de chauffage d'un immeuble d'habitation fonctionne lorsque la différence entre le mélange et le retour est exactement de deux mètres.

Les performances peuvent être calculées selon le schéma le plus simple: tout le volume du contour doit faire l’objet d’une rotation trois fois par heure. Ainsi, pour la quantité de liquide de refroidissement mentionnée ci-dessus dans 400 litres, la performance minimale raisonnable de la pompe de circulation du système de chauffage avec une hauteur de fonctionnement doit être égale à 0,4 * 3 = 1,2 m3 / heure.

Pour des sections individuelles du circuit, équipé de sa propre pompe, ses performances peuvent être calculées à l'aide de la formule suivante: G = Q / (1,163 * Dt).

En cela:

• G - Valeur de performance souhaitée en mètres cubes par heure.
• Q est la puissance calorifique de la section du système de chauffage exprimée en kilowatts.
• 1.163 - capacité thermique moyenne constante de l'eau.
• Dt est la différence de température entre les lignes d'alimentation et de retour en degrés Celsius.

Astuce: dans les systèmes autonomes, il est généralement pris égal à 20 degrés.

Ainsi, pour un circuit avec une puissance thermique de 5 kilowatts avec un delta de 20 degrés entre le flux et le flux de retour, une pompe ayant une capacité d'au moins 5 / (1,163 * 20) = 0,214 m3 / h est nécessaire.

Diamètre du tuyau

Comment choisir le diamètre de remplissage optimal dans le circuit avec une sortie de chaleur connue?

La formule D = 354 * (0.86 * Q / Dt) / v aidera ici.

En cela:

• D est le diamètre interne du tuyau en centimètres.
• Q est la puissance thermique du circuit en kilowatts.
• Dt est la température delta entre le débit et la conduite de retour. Rappelons que la valeur typique de Dt pour un système de chauffage autonome est de 20 C.
• v est le débit. La plage de ses valeurs est comprise entre 0,6 et 1,5 m / s. À des vitesses inférieures, la différence de température entre les premier et dernier radiateurs du circuit augmente; à des niveaux plus élevés, le bruit hydraulique devient perceptible.

Calculons le diamètre minimal du contour notoire avec une capacité de 5 kW à une vitesse d’eau dans les tuyaux de 1 m / s.

D = 354 * (0,86 * 5/20) / 1 = 4,04 mm. Sur le plan pratique, cela signifie que vous pouvez prendre les tuyaux de la taille minimale disponible et ne pas avoir peur de la circulation lente dans ceux-ci.

Conclusion

Nous espérons que l'abondance de formules et de chiffres secs ne lasse pas d'un lecteur respecté. Comme d'habitude, la vidéo ci-jointe portera son attention sur des informations thématiques supplémentaires. Des succès!