Calcul du système de chauffage d'une maison privée: règles et exemples de calcul
Le chauffage d'une maison privée est un élément nécessaire d'un logement confortable. Conviennent que la disposition du complexe de chauffage devrait être abordée avec soin, les erreurs coûtent cher. Mais vous n'avez jamais fait de tels calculs et vous ne savez pas comment les effectuer correctement?
Nous vous aiderons - dans notre article, nous examinerons en détail comment le calcul du système de chauffage d'une maison privée est effectué pour compenser efficacement les pertes de chaleur pendant les mois d'hiver.
Nous donnons des exemples spécifiques, complétant le matériel de l'article avec des photos visuelles et des astuces vidéo utiles, ainsi que des tableaux pertinents avec des indicateurs et des coefficients nécessaires aux calculs.
Le contenu de l'article:
Perte de chaleur d'une maison privée
Le bâtiment perd de la chaleur en raison de la différence de température de l'air à l'intérieur et à l'extérieur de la maison. Les pertes de chaleur sont plus importantes, plus la surface de l'enveloppe du bâtiment est importante (fenêtres, toitures, murs, fondations).
Aussi perte de chaleur liés aux matériaux des structures d'enceinte et à leurs dimensions. Par exemple, la perte de chaleur des parois minces est supérieure à l'épaisseur.
Efficace calcul de chauffage pour une maison privée doit tenir compte des matériaux utilisés dans la construction des enveloppes de construction.
Par exemple, avec une épaisseur égale d'un mur en bois et en brique, la chaleur est réalisée avec différentes intensités - la perte de chaleur à travers les structures en bois est plus lente. Certains matériaux laissent mieux passer la chaleur (métal, brique, béton), d'autres pires (bois, laine minérale, mousse de polystyrène).
L'atmosphère à l'intérieur d'un immeuble résidentiel est indirectement liée à l'environnement de l'air extérieur. Les murs, les ouvertures des fenêtres et des portes, le toit et les fondations en hiver transfèrent la chaleur de la maison à l'extérieur, fournissant du froid en retour. Ils représentent 70 à 90% de la perte de chaleur totale du chalet.
Une fuite constante d'énergie thermique pendant la saison de chauffage se produit également par la ventilation et les eaux usées.
Lors du calcul de la perte de chaleur d'une construction de logement individuelle, ces données ne sont généralement pas prises en compte. Mais l'inclusion des pertes de chaleur par les systèmes d'égouts et de ventilation dans le calcul thermique général de la maison est toujours la bonne décision.
Il est impossible de calculer le circuit de chauffage autonome d'une maison de campagne sans évaluer la perte de chaleur de ses structures environnantes. Plus précisément, cela ne fonctionnera pas déterminer la puissance de la chaudièresuffisant pour chauffer le chalet dans les gelées les plus sévères.
L'analyse de la consommation réelle d'énergie thermique à travers les murs vous permettra de comparer les coûts d'équipement de chaudière et de combustible avec les coûts d'isolation thermique des murs.
Après tout, plus la maison est économe en énergie, c'est-à-dire moins il perd de chaleur pendant les mois d'hiver, plus le coût d'acquisition du carburant est faible.
Pour un calcul compétent du système de chauffage, vous aurez besoin coefficient de conductivité thermique matériaux de construction courants.
Calcul de la perte de chaleur à travers les murs
En utilisant le chalet conditionnel à deux étages comme exemple, nous calculons la perte de chaleur à travers ses structures murales.
Données sources:
- «boîte» carrée avec parois frontales de 12 m de large et 7 m de haut;
- dans les murs de 16 ouvertures, la superficie de chaque 2,5 m2;
- matériau des murs avant - brique en céramique pleine masse;
- épaisseur de paroi - 2 briques.
Ensuite, nous calculerons le groupe d'indicateurs à partir duquel la valeur totale de la perte de chaleur à travers les murs est ajoutée.
Résistance au transfert de chaleur
Pour connaître l'indice de résistance au transfert thermique d'un mur de façade, il est nécessaire de diviser l'épaisseur du matériau du mur par son coefficient de conductivité thermique.
Pour un certain nombre de matériaux structuraux, les données sur le coefficient de conductivité thermique sont présentées dans les images ci-dessus et ci-dessous.
Notre mur conditionnel est construit en brique de céramique solide, dont la conductivité thermique est de 0,56 W / mà proposC. Son épaisseur, en tenant compte de la maçonnerie sur le centre de distribution central, est de 0,51 m En divisant l'épaisseur du mur par le coefficient de conductivité thermique de la brique, nous obtenons la résistance de transfert thermique du mur:
0,51: 0,56 = 0,91 W / m2 × oAvec
Nous arrondissons le résultat de la division à deux décimales; il n'est pas nécessaire de disposer de données plus précises sur la résistance au transfert de chaleur.
Surface du mur extérieur
Puisqu'un bâtiment carré a été choisi à titre d'exemple, l'aire de ses murs est déterminée en multipliant la largeur par la hauteur d'un mur, puis par le nombre de murs extérieurs:
12 · 7 · 4 = 336 m2
Donc, nous connaissons la superficie des murs avant. Mais qu'en est-il des ouvertures des fenêtres et des portes, occupant ensemble 40 m2 (2,5 · 16 = 40 m2) de la paroi avant, faut-il en tenir compte?
En effet, comment calculer correctement chauffage autonome dans une maison en bois à l'exclusion de la résistance au transfert de chaleur des fenêtres et des portes
S'il est nécessaire de calculer la perte de chaleur d'un bâtiment de grande surface ou d'une maison chaude (économe en énergie) - oui, la prise en compte des coefficients de transfert de chaleur des cadres de fenêtres et des portes d'entrée sera correcte dans le calcul.
Cependant, pour les bâtiments de faible hauteur construits à partir de matériaux traditionnels, les ouvertures de portes et de fenêtres peuvent être négligées. C'est-à-dire Ne retirez pas leur surface de la surface totale des murs avant.
Perte de chaleur des parois communes
Nous découvrons la perte de chaleur du mur de son mètre carré lorsque la différence de température entre l'air à l'intérieur et à l'extérieur de la maison est d'un degré.
Pour ce faire, divisez l'unité par la résistance de transfert thermique du mur, calculée précédemment:
1: 0,91 = 1,09 W / m2·à proposAvec
Connaissant la perte de chaleur par mètre carré du périmètre des murs extérieurs, vous pouvez déterminer la perte de chaleur à certaines températures de la rue.
Par exemple, si la température dans le chalet est de +20 à proposC, et dans la rue -17 à proposC, la différence de température sera de 20 + 17 = 37 à proposDans cette situation, la perte totale de chaleur des murs de notre maison conditionnelle sera:
0,91 · 336 · 37 = 11313 W,
Où: 0,91 - résistance au transfert de chaleur par mètre carré de mur; 336 - surface des murs avant; 37 - différence de température entre l'atmosphère intérieure et extérieure.
Nous recalculons la perte de chaleur résultante en kilowattheures, elles sont plus pratiques pour la perception et les calculs ultérieurs de la puissance du système de chauffage.
Perte de chaleur des murs en kilowattheures
Tout d'abord, découvrez la quantité d'énergie thermique qui traversera les murs en une heure avec une différence de température de 37 à proposC.
Nous vous rappelons que le calcul est effectué pour une maison avec des caractéristiques structurelles, sélectionnées conditionnellement pour des calculs de démonstration et de démonstration:
113131: 1000 = 11,313 kWh,
Où: 11313 - la quantité de perte de chaleur obtenue précédemment; 1 - heure; 1000 est le nombre de watts par kilowatt.
Pour calculer la perte de chaleur par jour, la perte de chaleur obtenue par heure est multipliée par 24 heures:
11,31324 = 271,512 kWh
Pour plus de clarté, nous découvrons la perte d'énergie thermique pour toute la saison de chauffage:
7 · 30 · 271,512 = 57017,52 kWh,
Où: 7 - le nombre de mois de la saison de chauffage; 30 - le nombre de jours dans un mois; 271 512 - perte de chaleur quotidienne des murs.
Ainsi, la perte de chaleur estimée de la maison avec les caractéristiques ci-dessus de l'enveloppe du bâtiment s'élèvera à 57017,52 kWh pour sept mois de la saison de chauffage.
Prise en compte des effets de la ventilation des maisons privées
À titre d'exemple, nous calculerons la perte de chaleur de ventilation pendant la saison de chauffage pour un chalet conditionnel de forme carrée, avec un mur de 12 mètres de large et 7 mètres de haut.
Hors mobilier et murs intérieurs, le volume intérieur de l'atmosphère de ce bâtiment sera:
12 · 12 · 7 = 1008 m3
À température de l'air +20 à proposC (norme en saison de chauffe) sa densité est de 1,2047 kg / m3et la chaleur spécifique est de 1,005 kJ / (kgà proposC)
Nous calculons la masse de l'atmosphère dans la maison:
10081.2047 = 1214,34 kg,
Où: 1008 - le volume de l'atmosphère familiale; 1,2047 - densité de l'air à t +20 à proposS
Supposons un changement de cinq fois le volume d'air dans les locaux de la maison. Notez que l'exact besoin en volume d'alimentation l'air frais dépend du nombre de résidents du chalet.
Avec une différence de température moyenne entre la maison et la rue pendant la saison de chauffage, égale à 27 à proposC (20 à proposMaison C, -7 à proposAvec l'atmosphère extérieure) par jour pour chauffer l'alimentation en air froid vous avez besoin d'énergie thermique:
5,271214,34-1,005 = 164755,58 kJ,
Où: 5 - le nombre de changements d'air dans les locaux; 27 - différence de température entre l'atmosphère intérieure et extérieure; 1214.34 - densité de l'air à t +20 à proposC; 1,005 - chaleur spécifique de l'air.
Nous convertissons les kilojoules en kilowattheures, en divisant la valeur par le nombre de kilojoules en un kilowatt-heure (3600):
164755,58: 3600 = 45,76 kWh
Après avoir découvert le coût de l'énergie thermique pour chauffer l'air de la maison lors de son remplacement par cinq par la ventilation d'alimentation, nous pouvons calculer la perte de chaleur «air» pour la saison de chauffage de sept mois:
7 · 30 · 45,76 = 9609,6 kWh,
Où: 7 - le nombre de mois "chauffés"; 30 - le nombre moyen de jours dans un mois; 45,76 - les coûts énergétiques quotidiens pour le chauffage de l'air soufflé.
La consommation d'énergie de ventilation (infiltration) est inévitable, car le renouvellement de l'air dans le chalet est vital.
Les besoins en chauffage de l'atmosphère remplaçable de l'air dans la maison doivent être calculés, additionnés aux pertes de chaleur à travers l'enveloppe du bâtiment et pris en compte lors du choix d'une chaudière de chauffage. Il existe un autre type de consommation d'énergie thermique, ce dernier - la perte de chaleur des égouts.
Coûts énergétiques pour la préparation d'ECS
Si pendant les mois les plus chauds, de l'eau froide coule du robinet dans le chalet, alors pendant la saison de chauffage, elle est glaciale, avec une température ne dépassant pas +5 à proposC. Le bain, la vaisselle et le lavage ne sont pas possibles sans chauffer l'eau.
L'eau aspirée dans la cuvette des toilettes entre en contact avec l'atmosphère de la maison à travers les murs, absorbant un peu de chaleur. Qu'arrive-t-il à l'eau chauffée en brûlant du carburant non gratuit et dépensée pour les besoins du ménage? Il est déversé dans l'égout.
Regardons un exemple. Une famille de trois personnes, supposons passer 17 m3 arroser tous les mois. 1000 kg / m3 - la densité de l'eau, et 4,183 kJ / kgà proposC est sa chaleur spécifique.
La température moyenne de l'eau de chauffage destinée aux besoins domestiques, soit +40 à proposC. En conséquence, la différence de température moyenne entre l'eau froide entrant dans la maison (+5 à proposC) et chauffé dans une chaudière (+30 à proposC) il s'avère que 25 à proposC.
Pour calculer la perte de chaleur des égouts, nous considérons:
17 · 1000 · 25 · 4,183 = 1777775 kJ,
Où: 17 - volume mensuel de consommation d'eau; 1000 est la densité de l'eau; 25 - différence de température entre l'eau froide et l'eau chaude; 4,183 - chaleur spécifique de l'eau;
Pour convertir des kilojoules en kilowattheures plus compréhensibles:
1777775: 3600 = 493,82 kWh
Ainsi, pendant une période de sept mois de la saison de chauffage, l'énergie calorifique va dans les égouts à hauteur de:
493.827 = 3456.74 kWh
La consommation d'énergie thermique pour le chauffage de l'eau pour les besoins d'hygiène est faible, en comparaison avec la perte de chaleur par les murs et la ventilation. Mais c'est aussi la consommation d'énergie, le chargement de la chaudière ou de la chaudière et la consommation de combustible.
Calcul de la puissance de la chaudière
La chaudière du système de chauffage est conçue pour compenser la perte de chaleur du bâtiment. Et aussi, dans le cas de système à double circuit ou lors de l'équipement de la chaudière avec une chaudière à chauffage indirect, pour chauffer l'eau pour des besoins hygiéniques.
En calculant la perte de chaleur quotidienne et la consommation d'eau chaude «pour les eaux usées», il est possible de déterminer avec précision la capacité de chaudière nécessaire pour un chalet d'une certaine zone et les caractéristiques des structures d'enceinte.
Pour déterminer la puissance de la chaudière de chauffage, il est nécessaire de calculer le coût de l'énergie thermique de la maison à travers les murs de façade et le chauffage de l'atmosphère d'air remplaçable de l'intérieur.
Des données sur les pertes de chaleur en kilowattheures par jour sont requises - dans le cas d'une maison conditionnelle, calculée à titre d'exemple, il s'agit de:
271,512 + 45,76 = 317,272 kWh,
Où: 271 512 - perte de chaleur quotidienne par les murs extérieurs; 45,76 - perte de chaleur quotidienne pour chauffer l'air soufflé.
En conséquence, la capacité de chauffage nécessaire de la chaudière sera:
317.272: 24 (heures) = 13,22 kW
Cependant, une telle chaudière sera constamment sous une charge élevée, ce qui réduira sa durée de vie. Et les jours particulièrement glaciaux, la capacité nominale de la chaudière ne sera pas suffisante, car avec une différence de température élevée entre les atmosphères intérieure et extérieure, la perte de chaleur du bâtiment augmentera fortement.
Par conséquent choisissez une chaudière selon un calcul moyen du coût de l'énergie thermique ne vaut pas la peine - il peut ne pas faire face à de fortes gelées.
Il sera rationnel d'augmenter de 20% la capacité requise des équipements de chaudières:
13,22,2 + 13,22 = 15,86 kW
Pour calculer la puissance requise du deuxième circuit de la chaudière, de l'eau de chauffage pour la vaisselle, le bain, etc., il est nécessaire de diviser la consommation mensuelle de chaleur des pertes de chaleur «égout» par le nombre de jours du mois et par 24 heures:
493,82: 30: 24 = 0,68 kW
Selon les résultats des calculs, la puissance optimale de la chaudière pour l'exemple chalet est de 15,86 kW pour le circuit de chauffage et de 0,68 kW pour le circuit de chauffage.
Le choix des radiateurs
Traditionnellement chauffage radiateur puissance Il est recommandé de choisir la zone de la pièce chauffée, avec une surestimation de 15 à 20% des besoins en énergie, au cas où.
À titre d'exemple, considérons à quel point la méthode de choix d'un radiateur est correcte: «10 m2 de surface - 1,2 kW».
Données initiales: chambre d'angle au premier niveau d'une maison à deux étages IZHS; mur extérieur en maçonnerie de brique en céramique à deux rangées; largeur de la pièce 3 m, longueur 4 m, hauteur de plafond 3 m.
Selon le schéma de sélection simplifié, il est proposé de calculer la surface de la pièce, on considère:
3 (largeur) · 4 (longueur) = 12 m2
C'est-à-dire la puissance requise du radiateur de chauffage avec une prime de 20% est de 14,4 kW. Calculons maintenant les paramètres de puissance du radiateur de chauffage en fonction de la perte de chaleur de la pièce.
En effet, la surface d'une pièce affecte moins la perte d'énergie thermique que la surface de ses murs qui s'étendent d'un côté du bâtiment (façade).
Par conséquent, nous considérerons exactement la surface des murs "rue" disponibles dans la pièce:
3 (largeur) · 3 (hauteur) + 4 (longueur) · 3 (hauteur) = 21 m2
Connaissant la superficie des murs qui transfèrent la chaleur «vers la rue», nous calculons la perte de chaleur avec une différence de température ambiante et de la rue de 30à propos (dans la maison +18 à proposC, extérieur -12 à proposC), et immédiatement en kilowattheures:
0,91 · 21 · 30: 1000 = 0,57 kW,
Où: 0,91 - résistance au transfert de chaleur m2 des murs de la pièce donnant sur "la rue"; 21 - la zone des murs de "rue"; 30 - différence de température à l'intérieur et à l'extérieur de la maison; 1000 est le nombre de watts par kilowatt.
Il s'avère que pour compenser les pertes de chaleur à travers les murs de façade de cette conception, à 30à propos la différence de température dans la maison et dans la rue est un chauffage suffisant avec une capacité de 0,57 kWh. Nous augmentons la puissance requise de 20, voire de 30% - nous obtenons 0,74 kWh.
Ainsi, les besoins réels en électricité du chauffage peuvent être nettement inférieurs à ceux du système d'échange «1,2 kW par mètre carré de surface au sol».
De plus, le calcul correct de la puissance requise des radiateurs de chauffage réduira le volume liquide de refroidissement dans le système de chauffage, ce qui réduira la charge sur la chaudière et les coûts de combustible.
Conclusions et vidéo utile sur le sujet
Où la chaleur va de la maison - la vidéo fournit les réponses:
Dans la vidéo, la procédure de calcul de la perte de chaleur d'une maison à travers l'enveloppe du bâtiment est considérée.Connaissant la perte de chaleur, il sera possible de calculer avec précision la puissance du système de chauffage:
Pour une vidéo détaillée sur les principes de sélection des caractéristiques de puissance d'une chaudière de chauffage, voir ci-dessous:
La production de chaleur augmente chaque année - les prix du combustible augmentent. Et la chaleur n'est pas toujours suffisante. Vous ne pouvez pas être indifférent à la consommation d'énergie du chalet - ce n'est absolument pas rentable.
D'une part, chaque nouvelle saison de chauffage coûte de plus en plus cher au propriétaire. En revanche, l'isolation des murs, des fondations et des toits de banlieue coûte cher. Cependant, moins il y a de chaleur qui sort du bâtiment, moins il sera cher de le chauffer..
La conservation de la chaleur dans les locaux de la maison est la tâche principale du système de chauffage pendant les mois d'hiver. Le choix de la puissance de la chaudière de chauffage dépend de l'état de la maison et de la qualité de l'isolation de ses structures d'enceinte. Le principe des «kilowatts par 10 carrés de surface» fonctionne dans un chalet d'un état moyen de façades, toitures et fondations.
Avez-vous calculé indépendamment un système de chauffage pour votre maison? Ou avez-vous remarqué un décalage dans les calculs donnés dans l'article? Partagez votre expérience pratique ou le volume de connaissances théoriques en laissant un commentaire dans le bloc sous cet article.
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Il est bon que maintenant il y ait la possibilité de calculer correctement le système de chauffage d'une maison privée. En évitant les erreurs même au stade de la planification, nous économisons beaucoup d'argent, de temps et de nerfs, tout en obtenant des conditions de vie confortables. Auparavant, tout était fait à l'œil, sur une intuition, et souvent il fallait ensuite terminer ou modifier complètement. Il est remarquable que la science trouve une application appliquée.
Si vous voulez une maison chaleureuse et confortable, vous devez compter sur un système de chauffage. Heureusement, il existe des tonnes de calculatrices en ligne sur Internet qui simplifient la tâche.