Points d’article
- Ce qui détermine la puissance requise
- Calcul des pertes de chaleur du bâtiment
- Types d’énergie – quelles sont les différences
- Ce qui détermine l’efficacité de la chaudière
- Automatisation et équipements auxiliaires
Les développeurs privés seront probablement intéressés par la manière de calculer correctement la puissance des équipements de chauffage. L’article familiarisera les lecteurs avec les bases de la méthodologie des calculs d’ingénierie thermique, afin que l’achat d’une chaudière ne se révèle pas être inutilement coûteux et qu’une maison en hiver soit trop froide.
Ce qui détermine la puissance requise
Chaque bâtiment est unique en raison des processus d’ingénierie thermique qui s’y déroulent. Lors du choix d’une puissance de chaudière, les indicateurs les plus intéressants sont les pertes de chaleur. À proprement parler, la puissance de la chaudière doit être équivalente à la quantité de chaleur qui sort de la maison en raison de la différence de température entre les deux environnements. Il existe un certain nombre de domaines majeurs avec les taux de fuite les plus élevés:
- Dalle de toit et de plafond – jusqu’à 30%.
- Murs et sols – jusqu’à 50%.
- Fenêtres et portes – 15%.
- Ventilation – 5-10%.
Pour définir des valeurs quantitatives de perte de chaleur, vous pouvez utiliser toutes sortes de calculatrices. Des données plus précises sont calculées par des calculs individuels, pour lesquels elles sont d’une importance fondamentale:
- Épaisseur et matériau des murs, des sols.
- Différence de température entre l’air extérieur et l’air intérieur.
- La zone des murs d’enceinte.
- Nombre de portes et fenêtres, type de vitrage.
- Capacité de ventilation.
- La profondeur de gel du sol, les charges de vent moyennes sur la maison et d’autres facteurs.
Il existe deux façons d’atteindre la puissance nominale requise pour maintenir une température confortable à l’intérieur du bâtiment. Le premier consiste en une augmentation quasi illimitée de la capacité des équipements de chauffage. La deuxième option implique une étude détaillée des caractéristiques techniques thermiques de la maison, le calcul de la valeur des déperditions thermiques pour chaque plan d’enceinte et l’élimination réalisable des fuites. Dans ce dernier aspect, la recherche en imagerie thermique des locaux et de la maison dans son ensemble devient de plus en plus pertinente..
Calcul des pertes de chaleur du bâtiment
L’essence du calcul de l’ingénierie thermique sera plus facile à expliquer en utilisant l’exemple d’un bâtiment plutôt primitif d’un étage. Les données initiales sont les suivantes:
- Superficie totale de la maison: 100 m2.
- Hauteur sous plafond: 2,5 m.
- Murs: béton cellulaire 30 cm.
- Chevauchement: poutre en bois de 25 cm d’épaisseur avec rembourrage en laine minérale d’une densité de 60 kg / m3.
- Isolation thermique: extérieur en polystyrène expansé de 50 mm d’épaisseur.
- Ventilation: échange d’air jusqu’à 40 m3 en heure.
- Sol: béton monolithique avec remplissage de 20 cm au sol à partir d’argile expansée concassée.
Température souhaitée à l’intérieur de la maison: 23-25 ° С, dans la région la température moyenne de janvier est de -5 …- 6 ° С. Étant donné que le calcul est effectué pour déterminer la puissance maximale du système de chauffage, il est nécessaire de corréler ces données avec la température la plus basse qui se produit au cours de l’année. Disons que c’est -25 ° С, le calcul de cette valeur sera effectué en parallèle.
Pour plus de commodité, nous diviserons la maison en quatre zones de 25, 35 et 40 m2, en utilisant les contours des cloisons internes comme guide. Cette décomposition des calculs en petites étapes facilite également le processus..
Dans une zone de 25 m2 il y a deux murs extérieurs, leur superficie totale est de 26,9 m2. De plus, nous avons près de 25 m2 plancher et le même plafond. Pour chaque type d’enveloppe de bâtiment, nous calculons individuellement à l’aide de la formule:
- Qtranspiration = S x (? T) x (1 + Qext1 + Qext2 + … + QaddN) x Kpose / Rogre
Ici: S est l’aire d’une clôture uniforme (m2).
Qext – la part des pertes supplémentaires: par ventilation, ouverture de portes ou ponts froids, également avec des plafonds supérieurs à 4 m. La valeur est conditionnelle, la valeur totale de l’ordre de 1,5-2 donnera une bonne «marge de sécurité».
Àpose – valeur tabulaire du coefficient de position (position) de la structure de conception par rapport à l’air extérieur. Dans les calculs grossiers, il est pris égal à 1, en fonction de l’orientation du mur, il varie de 1,05 à 1,1.
Rogre – résistance au transfert thermique, chaque matériau est différent (m2Kelvin / W).
En remplaçant les valeurs que nous connaissons dans la formule, nous obtenons:
- Pour le plancher Qtranspiration = 25 x 14 x 1,22 x 1,06 / 0,853 = 0,53 kWh pour la température moyenne (0,72 kWh pour le minimum).
- Pour plafond Qtranspiration = 25 x 27 x 1,95 x 1 / 1,3 = 1,01 kWh pour température moyenne (1,76 kWh pour minimum).
- Pour les murs Qtranspiration = 26,9 x 30 x 1,85 x 1,05 / 1,12 = 1,44 kWh pour la température moyenne (2,33 kWh pour le minimum).
En conséquence, la perte totale de chaleur de la première zone est de 2,98 kWh. En évitant les calculs supplémentaires, nous augmenterons proportionnellement la perte de chaleur de la pièce de 25 m2 quatre fois, après avoir reçu 11,92 kWh en moyenne et 19,24 kWh de perte de chaleur de pointe pour toute la maison. Ce dernier, en fait, est la puissance souhaitée de la chaudière de chauffage (très proche de la réalité), mais tout n’est pas si simple.
Types d’énergie – quelles sont les différences
Si vous n’êtes pas prêt ou ne souhaitez pas alimenter votre maison en chauffage géothermique, alors il existe peu d’options pour choisir un vecteur d’énergie: électricité, gaz ou combustible solide. En ce qui concerne les deux derniers, une chose peut être dite sans équivoque: l’équipement de la chaudière sur eux a la propriété de ne convertir qu’une certaine partie du combustible en chaleur utile, le reste est gaspillé.
Il y a plusieurs raisons à cela: combustion incomplète du carburant, perte d’une partie de la chaleur avec les produits de combustion, pannes automatiques conduisant à une surchauffe inertielle. Ainsi, jusqu’à un tiers de l’argent dépensé pour le chauffage au gaz est gaspillé, les combustibles solides ont des fuites encore plus élevées.
Les chaudières électriques sont dépourvues de cet inconvénient: combien de kilowatts de puissance le câble d’entrée a manqué, presque la même quantité restait à l’intérieur de la maison, car la conversion d’énergie est effectuée avec une efficacité de 99% pour presque tous les types de radiateurs.
Ce qui détermine l’efficacité de la chaudière
Tout d’abord, à partir du téléchargement correct. Pour les équipements à gaz, il s’agit de la capacité du brûleur, pour les équipements à combustible solide – la masse de combustible dans le four. Sélectionner de manière optimale la quantité de combustible de manière à ce que toute la chaleur de sa combustion puisse être absorbée par les échangeurs de chaleur.
Il est très important de comprendre que plus la puissance nominale de la chaudière est proche du pic, plus le transfert de chaleur incomplet et la combustion chimiquement défectueuse sont prononcés. Il est optimal de sélectionner la puissance de la chaudière 20-25% plus élevée que la crête attendue, afin que l’équipement ne fonctionne pas en mode de forçage amélioré.
Beaucoup dépend également de la conception de la chaudière. Les unités modernes offrent une protection contre les pertes de chaleur à travers le corps, l’environnement continu du four avec un réfrigérant et des systèmes de contrôle automatique très efficaces. N’oubliez pas non plus l’importance du contrôle de la poussée: la plupart du carburant ne brûle pas en raison du manque d’oxygène.
Automatisation et équipements auxiliaires
A vous de décider: il suffit d’augmenter la puissance de la chaudière ou d’essayer d’améliorer son efficacité. Ce dernier peut être réalisé en installant une automatisation, qui chauffera le liquide de refroidissement à des moments optimaux de différence de température élevée, en maintenant une température de l’air constante. L’efficacité du chauffage de l’eau dans le système peut également être augmentée par circulation forcée et surpression..
Il existe un arsenal considérable de moyens pour utiliser la chaleur résiduelle – toutes sortes de récupérateurs et d’économiseurs. Nous pouvons affirmer avec certitude qu’un tel équipement de chaudière fonctionne bien à des capacités supérieures à 40 kW, mais même à une plus petite échelle, l’équipement peut être assez efficace..
Comment puis-je calculer la puissance nécessaire pour choisir la bonne chaudière de chauffage ? Quels facteurs devrais-je prendre en compte pour obtenir une estimation précise de la puissance requise ?