Calcul du système de chauffage d'une maison privée:

Quels paramètres faut-il calculer lors de la conception d'un système de chauffage autonome? Comment se fait le calcul du système de chauffage d'une maison individuelle dans chaque cas? Dans l'article, nous fournirons au lecteur toutes les formules nécessaires, les données de référence et accompagnerons les calculs avec des exemples.

Ce que nous pensons

Quelles sont les étapes du calcul du système de chauffage pour une maison privée?

Que devons-nous compter exactement?

• Le besoin total de chaleur et la puissance correspondante de la chaudière.
• Demande d'énergie thermique d'une pièce séparée et, en conséquence, la puissance de l'appareil de chauffage en elle.

Remarque: nous devons aborder les méthodes permettant de déterminer la puissance calorifique de divers appareils de chauffage.

• Capacité du vase d'expansion.
• Paramètres de la pompe de circulation.

Dans cet ordre, et passez à autre chose.

Puissance thermique

Il est possible d'estimer approximativement le besoin de chaleur domestique de deux manières:

1. Par zone.
2. En volume.

Calcul de surface

Cette technique est extrêmement simple et repose sur SNiP il y a un demi-siècle: un kilowatt de puissance thermique est absorbé par 10 mètres carrés. Ainsi, une maison d'une surface totale de 100 m2 peut être chauffée avec une chaudière de 10 kilowatts.

Le schéma est bon car il ne nécessite pas de grimper dans la nature et de calculer la résistance thermique des murs. Mais, comme tout schéma de calcul simplifié, il donne un résultat très approximatif.

Il y a plusieurs raisons:

• La chaudière chauffe tout le volume d'air de la pièce, ce qui dépend non seulement de la superficie de la maison, mais également de la hauteur des plafonds. Et ce paramètre dans le logement privé peut varier dans les limites les plus larges.
• Les fenêtres et les portes perdent beaucoup plus de chaleur par unité de surface que les murs. Si seulement parce qu'il est beaucoup plus transparent pour le rayonnement infrarouge.
• La zone climatique influe également beaucoup sur la perte de chaleur à travers l'enveloppe du bâtiment. Une augmentation du delta de température entre la pièce et la rue doublera deux fois plus les coûts de chauffage.

Calcul de volume avec coefficients régionaux

C'est pour ces raisons qu'il vaut mieux utiliser un schéma de calcul légèrement plus compliqué, qui donne un résultat beaucoup plus précis.

1. 60 watts de chaleur par mètre cube du volume de la pièce chauffée sont pris comme valeur de base.
2. Chaque fenêtre du mur extérieur ajoute 100 watts à la puissance calorifique calculée et 200 à chaque porte.
3. Le résultat est multiplié par le coefficient régional:

Prenons l'exemple de la même maison d'une superficie de 100 mètres carrés.

Cependant, cette fois, nous spécifierons un certain nombre de conditions supplémentaires:

• La hauteur de ses plafonds est de 3,5 mètres.
• La maison a 10 fenêtres et 2 portes dans les murs extérieurs.
• Il est situé dans la ville de Verkhoïansk (la température moyenne en janvier est de 45,4 ° C, le minimum absolu est de 67,6 ° C).

Calculons donc le chauffage d’une maison privée pour ces conditions.

1. Le volume interne de la pièce chauffée est de 100 * 3,5 = 350 m3.
2. La valeur de base de la puissance thermique sera égale à 350 * 60 = 21 000 watts.
3. Les fenêtres et les portes exacerbent la situation: 21 000+ (100 * 10) + (200 * 2) = 22 400 watts.
4. Enfin, le climat rafraîchissant de Verkhoyansk nous obligera à augmenter encore deux fois la capacité de chauffage déjà importante du chauffage: 22400 * 2 = 44800 watts.

Il est facile de voir que la différence avec le résultat obtenu par la première méthode est plus de quatre fois.

Appareils de chauffage

Comment calculer le chauffage dans une maison privée pour des pièces individuelles et choisir les appareils de chauffage appropriés pour cette puissance?

La méthode même de calcul du besoin de chaleur pour une seule pièce est complètement identique à celle ci-dessus.

Par exemple, pour une pièce de 12 m2 avec deux fenêtres dans la maison que nous avons décrite, le calcul ressemblera à ceci:

1. Le volume de la pièce est de 12 * 3,5 = 42 m3.
2. La puissance thermique de base sera égale à 42 * 60 = 2520 watts.
3. Deux fenêtres en ajouteront 200. 2520 + 200 = 2720.
4. Un coefficient régional doublera la demande de chaleur. 2720 ​​* 2 = 5440 watts.

Comment recalculer la valeur résultante en nombre de sections du radiateur? Comment choisir le nombre et le type de convecteurs de chauffage?

• Les fabricants indiquent toujours le rendement thermique des convecteurs, des radiateurs à plaques, etc. dans la documentation d'accompagnement.

• Pour les radiateurs sectionnels, les informations nécessaires sont généralement disponibles sur les sites Web des concessionnaires et des fabricants. Au même endroit, il est souvent possible de trouver la calculatrice pour recalculer les kilowatts en section.
• Enfin, si vous utilisez des radiateurs de section d’origine inconnue, dont la taille standard est de 500 millimètres le long des axes des tétons, vous pouvez vous concentrer sur les valeurs moyennes suivantes:

Dans un système de chauffage autonome avec ses paramètres modérés et prévisibles du liquide de refroidissement le plus souvent utilisé des radiateurs en aluminium. Leur prix raisonnable est très agréablement combiné avec une apparence décente et une dissipation thermique élevée.

Dans notre cas, les sections en aluminium d’une capacité de 200 watts nécessiteront 5440/200 = 27 (arrondies).

Comme toujours, il y a quelques subtilités.

• Avec un radiateur à plusieurs sections monté latéralement, la température de ces dernières sections est beaucoup plus basse que la première; en conséquence, le flux de chaleur du radiateur diminue. Une instruction simple aidera à résoudre le problème: connectez les radiateurs selon le schéma choisi, de bas en bas.
• Les fabricants indiquent une sortie de chaleur pour un delta de température entre le liquide de refroidissement et une pièce de 70 degrés (par exemple, 90 / 20C). Quand il diminue, le flux de chaleur va tomber.

Cas particulier

Les registres en acier de fabrication artisanale sont souvent utilisés comme appareils de chauffage dans les maisons privées.

Veuillez noter: ils attirent non seulement un faible coût, mais également une résistance à la traction exceptionnelle, ce qui est très utile pour connecter la maison à la source de chauffage. Dans un système de chauffage autonome, leur attrait est contrarié par l’aspect discret et le faible dégagement de chaleur par unité de volume de l’appareil de chauffage.

Cependant: comment estimer la capacité thermique d'un registre de taille connue?

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

• Q - flux de chaleur;
• Pi est le nombre pi pris comme étant 3,1415;
• DN - le diamètre extérieur du tuyau en mètres;
• L est sa longueur (également en mètres);
• k est le coefficient de conductivité thermique pris de 11,63 W / m2 * C;
• Dt - température delta, la différence entre le liquide de refroidissement et l’air de la pièce.

Dans le registre horizontal à sections multiples, le transfert de chaleur de toutes les sections, à l'exception de la première, est multiplié par 0,9, car elles dégagent de la chaleur dans le flux d'air ascendant chauffé par la première section.

Calculons le transfert de chaleur d'un registre à quatre sections avec un diamètre de 159 mm et une longueur de 2,5 mètres à une température du liquide de refroidissement de 80 ° C et une température de l'air dans la pièce de 18 ° C.

1. Le rendement calorifique de la première section est de 3,1415 * 0,159 * 2,5 * 11,63 * (80-18) = 900 watts.
2. La chaleur dégagée par chacune des trois autres sections est égale à 900 * 0,9 = 810 watts.
3. La chaleur totale dégagée par le radiateur est de 900+ (810 * 3) = 3330 watts.

Vase d'expansion

Et dans ce cas, il existe deux méthodes de calcul: simple et précise.

Circuit simple

Le calcul simple est extrêmement simple: le volume du vase d'expansion est pris égal à 1/10 du volume de liquide de refroidissement dans le circuit.

Où trouver la valeur du volume de liquide de refroidissement?

Voici quelques solutions simples:

1. Remplissez le contour avec de l'eau, purgez l'air, puis vidangez toute l'eau à travers le scellant dans un plat à mesurer.
2. De plus, le volume d'un système équilibré peut être calculé au taux de 15 litres de liquide de refroidissement par kilowatt de puissance de la chaudière. Ainsi, dans le cas d’une chaudière de 45 kW, le système aura environ 45 * 15 = 675 litres de caloporteur.

Par conséquent, dans ce cas, le vase d'expansion pour le système de chauffage de 80 litres (arrondi à la valeur standard) constituera un minimum raisonnable.

Schéma exact

Plus précisément, vous pouvez calculer vous-même le volume du vase d'expansion à l'aide de la formule V = (Vt x E) / D, dans laquelle:

• V - la valeur désirée en litres.
• Vt est le volume total du liquide de refroidissement.
• E est le coefficient de dilatation du liquide de refroidissement.
• D est le coefficient d'efficacité du vase d'expansion.

De toute évidence, les deux derniers paramètres nécessitent des commentaires.

Le coefficient de dilatation de l’eau et des mélanges pauvres d’eau et de glycol est indiqué dans le tableau suivant (lorsqu’il est chauffé à partir de la température initiale de + 10 ° C):

Le taux d'efficacité du réservoir peut être calculé à l'aide de la formule D = (Pv - Ps) / (Pv + 1), dans laquelle:

• Pv est la pression maximale dans le circuit (la pression d'ouverture de la soupape de sécurité).

Astuce: il est généralement pris à 2,5 kgf / cm2.

• Ps- pression statique du circuit (c'est aussi la pression de charge du réservoir). Il est calculé en tant que 1/10 du différentiel en mètres entre le niveau du réservoir et le point haut du circuit (une surpression de 1 kgf / cm2 élève la colonne d'eau de 10 mètres). Une pression égale à Ps est créée dans la chambre à air du réservoir avant de remplir le système.

À titre d'exemple, calculons les besoins en réservoirs pour les conditions suivantes:

• La différence de hauteur entre le réservoir et le point haut du contour est de 5 mètres.
• La puissance de la chaudière dans la maison est de 36 kW.
• Le chauffage maximum de l'eau est de 80 degrés (de 10 à 90 ° C).

Donc:

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

1. Le volume de caloporteur au taux de 15 litres par kilowatt est égal à 15 * 36 = 540 litres.
2. Le coefficient de dilatation de l'eau chauffée à 80 degrés est de 3,58% ou 0,0358.
3. Ainsi, le volume minimum du réservoir est égal à (540 * 0,0358) / 0,57 = 34 litres.

Pompe de circulation

Comment choisir les paramètres optimaux de la pompe de circulation pour le système de chauffage?

Deux paramètres sont importants pour nous: la pression créée par la pompe et ses performances.

Avec la pression, tout n’est pas simple, mais très simple: le contour d’une longueur raisonnable pour une maison privée ne nécessitera pas une pression maximale de 2 mètres pour les appareils à budget réduit.

Aide: une goutte de 2 mètres fait circuler le système de chauffage d'un immeuble de 40 appartements.

Le moyen le plus simple de choisir les performances est de multiplier par 3 le volume de liquide de refroidissement dans le système: le circuit doit faire demi-tour trois fois par heure. Ainsi, dans un système d’un volume de 540 litres, une pompe d’une capacité de 1,5 m3 / heure (arrondie) est suffisante.

Un calcul plus précis est effectué à l'aide de la formule G = Q / (1.163 * Dt), dans laquelle:

• G - performance en mètres cubes par heure.
• Q est la puissance de la chaudière ou du circuit, là où il est nécessaire d’assurer la circulation, en kilowatts.
• 1.163 est un coefficient lié à la capacité calorifique moyenne de l'eau.
• Dt est le delta des températures entre l'écoulement et le retour du circuit.

Astuce: pour le système autonome, les paramètres standard sont 70/50 C.

Avec une puissance calorifique notoire de la chaudière de 36 kW et une température delta de 20 ° C, le débit de la pompe doit être de 36 / (1,163 * 20) = 1,55 m3 / h.

Conclusion

Nous espérons avoir mis à la disposition du lecteur tout le matériel nécessaire. Vous trouverez des informations supplémentaires sur le calcul du chauffage dans une maison privée dans la vidéo ci-jointe. Des succès!