Comment optimiser les coûts de chauffage? Ce problème n'est résolu que par une approche intégrée, prenant en compte tous les paramètres du système, les bâtiments et les caractéristiques climatiques de la région. Dans ce cas, l'élément le plus important est la charge calorifique sur le chauffage: le calcul des indicateurs horaires et annuels est inclus dans le système de calcul de l'efficacité du système.
Pourquoi vous devez connaître ce paramètre
Quel est le calcul de la charge thermique pour le chauffage? Il détermine la quantité optimale d'énergie thermique pour chaque pièce et le bâtiment dans son ensemble. Les variables sont la puissance des équipements de chauffage - chaudière, radiateurs et canalisations. Également pris en compte la perte de chaleur à la maison.
Idéalement, la production de chaleur du système de chauffage devrait compenser toutes les pertes de chaleur tout en maintenant un niveau de température confortable. Par conséquent, avant d'effectuer le calcul de la charge de chauffage annuelle, vous devez déterminer les principaux facteurs qui l'affectent:
- Description des éléments structurels de la maison. Les murs extérieurs, les fenêtres, les portes et le système de ventilation affectent le niveau de perte de chaleur;
- Dimensions de la maison. Il est logique de supposer que plus la pièce est grande, plus le système de chauffage doit fonctionner intensément. Un facteur important à cet égard est non seulement le volume total de chaque pièce, mais également la superficie des murs extérieurs et des structures de fenêtres;
- Le climat de la région. Avec des baisses de température relativement faibles à l'extérieur, une petite quantité d'énergie est nécessaire pour compenser la perte de chaleur. Ceux. La charge de chauffage horaire maximale dépend directement du degré de baisse de température dans une certaine période de temps et de la valeur annuelle moyenne pour la saison de chauffage.
Compte tenu de ces facteurs, le régime thermique optimal du système de chauffage est compilé. En résumant tout ce qui précède, nous pouvons dire que la détermination de la charge thermique sur le chauffage est nécessaire pour réduire la consommation d'énergie et pour maintenir le niveau optimal de chauffage dans les locaux de la maison.
Pour calculer la charge de chauffage optimale par des indicateurs agrégés, vous devez connaître le volume exact du bâtiment. Il est important de se rappeler que cette technique a été développée pour les grandes structures, donc l'erreur de calcul sera importante.
Le choix des méthodes de calcul
Avant d'effectuer le calcul de la charge de chauffage selon des indicateurs agrégés ou avec une plus grande précision, il est nécessaire de connaître les conditions de température recommandées pour un bâtiment résidentiel.
Lors du calcul des caractéristiques du chauffage, vous devez être guidé par les normes de SanPiN 2.1.2.2645-10. Sur la base du tableau, dans chaque pièce de la maison il est nécessaire d'assurer le mode de température de chauffage optimal.
Les méthodes par lesquelles le calcul de la charge horaire de chauffage est effectuée peuvent avoir différents degrés de précision. Dans certains cas, il est recommandé d'utiliser des calculs assez complexes, à la suite de quoi l'erreur sera minime. Si l'optimisation des coûts énergétiques n'est pas une priorité dans la conception du chauffage - vous pouvez appliquer des schémas moins précis.
Lors du calcul de la charge horaire de chauffage, le changement quotidien de la température de la rue doit être pris en compte. Pour améliorer la précision du calcul, vous devez connaître les caractéristiques techniques du bâtiment.
Des moyens simples pour calculer la charge thermique
Tout calcul de la charge thermique est nécessaire pour optimiser les paramètres du système de chauffage ou améliorer les caractéristiques d'isolation thermique de la maison. Après sa mise en œuvre, certaines méthodes de régulation de la charge calorifique de chauffage sont sélectionnées.Considérez les méthodes non laborieuses pour calculer ce paramètre du système de chauffage.
La dépendance de la puissance de chauffage de la zone
Pour une maison avec des tailles de pièce standard, des hauteurs de plafond et une bonne isolation thermique, vous pouvez appliquer le rapport connu de la surface de la pièce à la puissance thermique requise. Dans ce cas, il faudra générer 1 kW de chaleur par 10 m². Un facteur de correction en fonction de la zone climatique doit être appliqué au résultat obtenu.
Supposons que la maison se trouve dans la région de Moscou. Sa superficie totale est de 150 m². Dans ce cas, la charge thermique horaire de chauffage sera égale à:
15 * 1 = 15 kW / h
Le principal inconvénient de cette méthode est la grande erreur. Le calcul ne prend pas en compte les changements de facteurs météorologiques, ainsi que les caractéristiques du bâtiment - la résistance au transfert de chaleur des murs et des fenêtres. Par conséquent, dans la pratique, il n'est pas recommandé de l'utiliser.
Calcul agrandi de la charge thermique d'un bâtiment
Un calcul agrandi de la charge de chauffage se caractérise par des résultats plus précis. Initialement, il a été utilisé pour le calcul préliminaire de ce paramètre lorsqu'il est impossible de déterminer les caractéristiques exactes du bâtiment. La formule générale de détermination de la charge calorifique pour le chauffage est présentée ci-dessous:
Où q ° - caractéristique thermique spécifique de la structure. Les valeurs doivent être extraites du tableau correspondant,et - facteur de correction mentionné ci-dessus,Vн - volume extérieur du bâtiment, m³,Tvn et Tnro - valeurs de température à l'intérieur de la maison et dans la rue.
Supposons qu'il soit nécessaire de calculer la charge horaire maximale de chauffage dans une maison avec un volume de 480 m³ sur les murs extérieurs (surface 160 m², maison à deux étages). Dans ce cas, la caractéristique thermique sera égale à 0,49 W / m³ * C. Facteur de correction a = 1 (pour la région de Moscou). La température optimale à l'intérieur du salon (TV) doit être de + 22 ° C. La température dans la rue sera de -15 ° C. Nous utilisons la formule pour calculer la charge horaire de chauffage:
Q = 0,49 * 1 * 480 (22 + 15) = 9,408 kW
Par rapport au calcul précédent, la valeur résultante est inférieure. Cependant, il prend en compte des facteurs importants - la température à l'intérieur, à l'extérieur, le volume total du bâtiment. Des calculs similaires peuvent être effectués pour chaque pièce. La méthodologie de calcul de la charge calorifique par indicateurs agrégés permet de déterminer la puissance optimale pour chaque radiateur dans une seule pièce. Pour un calcul plus précis, vous devez connaître les valeurs de température moyennes pour une région spécifique.
Cette méthode de calcul peut être utilisée pour calculer la charge thermique horaire pour le chauffage. Mais les résultats obtenus ne donneront pas une valeur optimale précise de la perte de chaleur du bâtiment.
Calculs précis de la charge thermique
Mais néanmoins, ce calcul de la charge thermique optimale pour le chauffage ne fournit pas la précision de calcul requise. Il ne prend pas en compte le paramètre le plus important - les caractéristiques du bâtiment. Le principal est la résistance au transfert de chaleur du matériau utilisé pour fabriquer des éléments individuels de la maison - murs, fenêtres, plafond et plancher. Ils déterminent le degré de conservation de l'énergie thermique reçue du liquide de refroidissement du système de chauffage.
Qu'est-ce que la résistance au transfert de chaleur (R)? C'est l'inverse de la conductivité thermique (λ) - les possibilités de la structure du matériau pour transférer l'énergie thermique. Ceux. plus la valeur de la conductivité thermique est élevée, plus la perte de chaleur est élevée. Pour calculer la charge de chauffage annuelle, cette valeur ne peut pas être utilisée, car elle ne prend pas en compte l'épaisseur du matériau (ré) Par conséquent, les spécialistes utilisent le paramètre de résistance au transfert de chaleur, qui est calculé par la formule suivante:
R = d / λ
Calcul des murs et des fenêtres
Il existe des valeurs normalisées de la résistance au transfert de chaleur des murs, qui dépendent directement de la région où se trouve la maison.
Contrairement au calcul élargi de la charge de chauffage, vous devez d'abord calculer la résistance au transfert de chaleur pour les murs extérieurs, les fenêtres, le rez-de-chaussée et le grenier. Nous prenons comme base les caractéristiques suivantes de la maison:
- Surface murale - 280 m². Il comprend des fenêtres - 40 m²;
- Matériau du mur - brique pleine (λ=0.56) Épaisseur de paroi externe - 0,36 m. Sur cette base, nous calculons la résistance de l'émission de télévision - R = 0,36 / 0,56 = 0,64 m² * C / W;
- Pour améliorer les propriétés d'isolation thermique, une isolation externe a été installée - polystyrène expansé 100 mm. Pour lui λ=0,036. Respectivement R = 0,1 / 0,036 = 2,72 m² * C / W;
- Valeur globale R pour les murs extérieurs est égal 0,64+2,72= 3,36 qui est un très bon indicateur d'isolation thermique à la maison;
- Résistance au transfert de chaleur des fenêtres - 0,75 m² * C / W (fenêtre à double vitrage avec remplissage d'argon).
En fait, la perte de chaleur à travers les murs sera:
(1 / 3,36) * 240 + (1 / 0,75) * 40 = 124 W à une différence de température de 1 ° C
Nous prenons les indicateurs de température de la même manière que pour le calcul intégré de la charge calorifique + 22 ° C dans la pièce et -15 ° C dans la rue. Un calcul supplémentaire doit être effectué selon la formule suivante:
124 * (22 + 15) = 4,96 kW / h
Calcul de ventilation
Ensuite, vous devez calculer la perte par ventilation. Le volume d'air total dans le bâtiment est de 480 m³. De plus, sa densité est approximativement égale à 1,24 kg / m³. Ceux. sa masse est de 595 kg. En moyenne, un renouvellement d'air quintuple se produit par jour (24 heures). Dans ce cas, pour calculer la charge horaire maximale pour le chauffage, vous devez calculer la perte de chaleur pour la ventilation:
(480 * 40 * 5) / 24 = 4000 kJ ou 1,11 kW / h
En résumant tous les indicateurs obtenus, vous pouvez trouver la perte totale de chaleur de la maison:
4,96 + 1,11 = 6,07 kW / h
Ceci détermine la charge thermique maximale exacte pour le chauffage. La valeur obtenue dépend directement de la température dans la rue. Par conséquent, pour calculer la charge annuelle sur le système de chauffage, il est nécessaire de prendre en compte les changements des conditions météorologiques. Si la température moyenne pendant la saison de chauffage est de -7 ° С, la charge de chauffage finale sera égale à:
(124 * (22 + 7) + ((480 * (22 + 7) * 5) / 24)) / 3600) * 24 * 150 (jours de la saison de chauffage) = 15843 kW
En modifiant les valeurs de température, vous pouvez effectuer un calcul précis de la charge thermique pour tout système de chauffage.
Aux résultats, vous devez ajouter la valeur de la perte de chaleur à travers le toit et le sol. Cela peut être fait avec un facteur de correction de 1,2 à 6,07 * 1,2 = 7,3 kW / h.
La valeur obtenue indique les coûts énergétiques réels pendant le fonctionnement du système. Il existe plusieurs façons de réguler la charge thermique du chauffage. La plus efficace d'entre elles est une baisse de température dans les pièces où il n'y a pas de présence constante de résidents. Cela peut être fait à l'aide de régulateurs de température et de capteurs de température installés. Mais en même temps, un système de chauffage à deux tuyaux devrait être installé dans le bâtiment.
Pour calculer la valeur exacte de la perte de chaleur, vous pouvez utiliser le programme spécialisé Valtec. La séquence vidéo montre un exemple de travail avec elle.
