Pour savoir quelle capacité devrait avoir l'équipement de chauffage d'une maison privée, il est nécessaire de déterminer la charge totale du système de chauffage, pour laquelle le calcul thermique est effectué. Dans cet article, nous ne parlerons pas d'une méthode élargie de calcul de la superficie ou du volume d'un bâtiment, mais nous présenterons une méthode plus précise utilisée par les concepteurs, uniquement sous une forme simplifiée pour une meilleure perception. Ainsi, 3 types de charges s'abattent sur le système de chauffage de la maison :
- compensation des pertes d'énergie thermique sortant des structures du bâtiment (murs, sols, toitures) ;
- chauffage de l'air nécessaire à la ventilation des locaux ;
- eau de chauffage pour les besoins d'alimentation en eau chaude (lorsque la chaudière est impliquée dans cela, et non un réchauffeur séparé).
Détermination des pertes de chaleur à travers les clôtures extérieures
Pour commencer, présentons une formule de SNiP, qui est utilisée pour calculer l'énergie thermique perdue par les structures du bâtiment qui séparent l'intérieur de la maison de la rue :
Q = 1 / R x (tv - tn) x S, où :
- Q est la consommation de chaleur sortant à travers la structure, W ;
- R - résistance au transfert de chaleur à travers le matériau de la clôture, m2 ºС / W;
- S est la superficie de cette structure, m2;
- tв est la température qui devrait être à l'intérieur de la maison, ºС;
- tн - température extérieure moyenne pour les 5 jours les plus froids, ºС.
Pour référence. Selon la méthodologie, le calcul des pertes de chaleur est effectué séparément pour chaque pièce. Afin de simplifier la tâche, il est proposé de prendre le bâtiment dans son ensemble, en supposant une température moyenne acceptable de 20-21 ºС.
La superficie de chaque type de clôture extérieure est calculée séparément, pour laquelle les fenêtres, les portes, les murs et les sols avec un toit sont mesurés. Ceci est fait parce qu'ils sont faits de différents matériaux avec différentes épaisseurs. Il faudra donc faire le calcul séparément pour tous les types de structures, puis résumer les résultats. La température extérieure la plus froide de votre quartier de résidence, vous la connaissez probablement par la pratique. Mais le paramètre R devra être calculé séparément à l'aide de la formule :
R = / λ, où :
- λ - coefficient de conductivité thermique du matériau de l'enceinte, W / (m ºС);
- δ - épaisseur du matériau en mètres.
Noter. La valeur est une référence, il n'est pas difficile de la trouver dans n'importe quelle littérature de référence, et pour les fenêtres en plastique, les fabricants vous indiqueront ce coefficient. Vous trouverez ci-dessous un tableau avec les coefficients de conductivité thermique de certains matériaux de construction, et pour les calculs, il est nécessaire de prendre les valeurs opérationnelles de .
À titre d'exemple, calculons la quantité de chaleur perdue par 10 m2 d'un mur de briques de 250 mm d'épaisseur (2 briques) avec une différence de température extérieure et intérieure de 45 ºС :
R = 0,25 m / 0,44 W / (m · ºС) = 0,57 m2 ºС / W.
Q = 1 / 0,57 m2 ºC / W x 45 ºC x 10 m2 = 789 W ou 0,79 kW.
Si le mur est constitué de différents matériaux (matériau structurel plus isolant), ils doivent également être comptés séparément selon les formules ci-dessus et les résultats doivent être additionnés. Les fenêtres et le toit sont calculés de la même manière, mais la situation est différente avec les étages. La première étape consiste à dessiner un plan de construction et à le diviser en zones de 2 m de large, comme c'est le cas sur la figure :
Vous devez maintenant calculer l'aire de chaque zone et la remplacer une par une dans la formule principale. Au lieu du paramètre R, vous devez prendre les valeurs standard pour les zones I, II, III et IV, indiquées dans le tableau ci-dessous. À la fin des calculs, nous additionnons les résultats et obtenons la perte de chaleur totale à travers les sols.
Consommation de chauffage de l'air de ventilation
Les personnes peu informées ne tiennent souvent pas compte du fait que l'air soufflé dans la maison doit également être chauffé et que cette charge thermique incombe également au système de chauffage. L'air froid entre toujours dans la maison de l'extérieur, que cela nous plaise ou non, et de l'énergie doit être dépensée pour le chauffer. De plus, une ventilation d'alimentation et d'extraction à part entière devrait fonctionner dans une maison privée, en règle générale, avec une impulsion naturelle. Un échange d'air est créé en raison de la présence de tirage dans les conduits de ventilation et la cheminée de la chaudière.
La méthode de détermination de la charge thermique de ventilation proposée dans les documents réglementaires est assez compliquée. Des résultats assez précis peuvent être obtenus si cette charge est calculée selon la formule bien connue à travers la capacité calorifique d'une substance :
Qvent = cmΔt, ici :
- Qvent est la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer l'air soufflé, W;
- c'est la différence de température à l'extérieur et à l'intérieur de la maison, ºС;
- m est la masse du mélange d'air provenant de l'extérieur, en kg ;
- с - capacité calorifique de l'air, considérée comme 0,28 W / (kg ºС).
La difficulté de calculer ce type de charge thermique réside dans la détermination correcte de la masse d'air chauffé. Il est difficile de déterminer la quantité qui pénètre à l'intérieur de la maison avec une ventilation naturelle. Par conséquent, il convient de se référer aux normes, car les bâtiments sont construits selon des projets, où les changements d'air requis sont définis. Et les normes disent que dans la plupart des pièces, l'air ambiant doit être changé une fois par heure. Ensuite, nous prenons les volumes de toutes les pièces et y ajoutons les taux de consommation d'air pour chaque salle de bain - 25 m3 / h et la cuisinière à gaz de la cuisine - 100 m3 / h.
Pour calculer la charge thermique sur le chauffage par ventilation, le volume d'air résultant doit être converti en masse, après avoir appris sa densité à différentes températures à partir du tableau :
Supposons que la quantité totale d'air soufflé est de 350 m3 / h, la température extérieure est de moins 20 ºС et la température intérieure est de plus 20 ºС. Ensuite, sa masse sera de 350 m3 x 1,394 kg / m3 = 488 kg, et la charge thermique sur le système de chauffage - Qvent = 0,28 W / (kg ºС) x 488 kg x 40 ºС = 5465,6 W ou 5,5 kW.
Charge calorifique de l'eau de chauffage pour l'alimentation en eau chaude
Pour déterminer cette charge, vous pouvez utiliser la même formule simple, seulement maintenant vous devez calculer l'énergie thermique dépensée pour chauffer l'eau. Sa capacité calorifique est connue et est de 4,187 kJ/kg°С soit 1,16 W/kg°С. Considérant que pour une famille de 4 personnes, 100 litres d'eau pour 1 jour, chauffée à 55°C, suffisent à tous les besoins, on substitue ces chiffres dans la formule et on obtient :
QHWS = 1,16 W / kg ° С х 100 kg х (55 - 10) ° С = 5220 W soit 5,2 kW de chaleur par jour.
Noter. Par défaut, on suppose que 1 litre d'eau est égal à 1 kg, et la température de l'eau froide du robinet est de 10°C.
Une unité de puissance d'équipement est toujours appelée 1 heure et les 5,2 kW qui en résultent - à un jour. Mais vous ne pouvez pas diviser ce chiffre par 24, car nous voulons avoir de l'eau chaude le plus tôt possible, et pour cela la chaudière doit avoir une réserve de puissance. C'est-à-dire que cette charge doit être ajoutée au reste telle quelle.
Conclusion
Ce calcul de la charge de chauffage d'une maison donnera des résultats beaucoup plus précis que la méthode traditionnelle en termes de superficie, même s'il faudra travailler dur. Le résultat final doit être multiplié par un facteur de sécurité - 1,2, voire 1,4 et, selon la valeur calculée, sélectionner l'équipement de la chaudière. Une autre méthode de calcul agrégé des charges thermiques selon les normes est présentée dans la vidéo :