Le chauffage d'une maison privée est un élément nécessaire d'un logement confortable. Conviennent que la disposition du complexe de chauffage doit 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, en ajoutant du matériel à l'article avec des photos visuelles et des conseils vidéo utiles, ainsi que des tableaux pertinents avec des indicateurs et des coefficients nécessaires pour les calculs.
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).
De plus, la perte d'énergie thermique est associée aux matériaux de l'enveloppe du bâtiment et à leur taille. Par exemple, la perte de chaleur des parois minces est supérieure à l'épaisseur.
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Le système de chauffage d'une maison privée avec deux unités
Possibilité de chauffage dans une maison en rondins
Fuites d'air et de chaleur par les fenêtres et les portes
Système de ventilation d'air frais
Schéma du circuit ECS et chauffage
Sélection de chaudière par type de combustible
Options de pose de circuits de chauffage
Option de chauffage extérieur
Un calcul efficace du chauffage pour une maison privée prend nécessairement en compte les matériaux utilisés dans la construction des enveloppes de bâtiments.
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.
Murs, toit, fenêtres et portes - tout laisse s'échapper la chaleur en hiver. L'imageur thermique montre clairement les fuites de chaleur
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.
Un système d'isolation thermique bien agencé peut réduire considérablement les fuites de chaleur traversant les structures du bâtiment, les ouvertures de portes / fenêtres
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, il ne sera pas possible de déterminer la capacité de la chaudière de chauffage, suffisante 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 enveloppes des bâtiments.
Après tout, plus la maison est économe en énergie, c.-à-d. 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, le coefficient de conductivité thermique des matériaux de construction courants sera requis.
Le tableau des valeurs du coefficient de conductivité thermique de divers matériaux de construction, le plus souvent utilisé dans la construction de
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.
Donnée initiale:
- «boîte» carrée avec parois avant 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 - céramique en brique pleine;
- 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.
Pour des calculs précis, le coefficient de conductivité thermique indiqué dans le tableau des matériaux d'isolation thermique utilisés dans la construction sera requis.
Notre mur conditionnel est construit en briques céramiques solides dont la conductivité thermique est de 0,56 W / mà proposSon épaisseur, compte tenu de la maçonnerie du centre de distribution central, est de 0,51 m En divisant l'épaisseur du mur par la conductivité thermique de la brique, on obtient la résistance de transfert thermique du mur:
0,51: 0,56 = 0,91 W / m2 × oDE
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
Le bâtiment carré ayant 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 le chauffage autonome dans une maison en bois sans tenir compte de la résistance au transfert thermique des structures de fenêtres et de portes.
Coefficient de conductivité thermique des matériaux calorifuges utilisés pour l'isolation des murs porteurs
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. Ceux. 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 proposDE
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 une telle 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.
Coefficient de conductivité thermique des matériaux calorifuges utilisés pour l'isolation des sols / murs, pour les chapes de sol sèches et l'alignement des murs
Nous recalculons la perte de chaleur résultante en kilowattheures, ils sont plus pratiques pour la perception et les calculs ultérieurs de la puissance du système de chauffage.
Perte de chaleur des murs en kilowattheures
Nous découvrons d'abord combien d'énergie thermique traversera les murs en une heure avec une différence de température de 37 à proposDE.
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.
Coefficient de conductivité thermique des matériaux de construction utilisés pour l'isolation des murs et des sols
Pour calculer la perte de chaleur par jour, la perte de chaleur résultante 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; 271512 - perte de chaleur quotidienne des murs.
Ainsi, la perte de chaleur estimée d'une maison avec les caractéristiques des structures fermantes sélectionnées ci-dessus 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 une température de l'air de +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 proposDE).
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 proposDE .
Un tableau avec la valeur du coefficient de conductivité thermique des matériaux qui peut être nécessaire pour des calculs précis
Supposons un changement de cinq fois le volume d'air dans les locaux de la maison. Notez que le besoin exact de volume d'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 proposDE; 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 déterminé le coût de l'énergie thermique pour chauffer l'air de la maison lors de son remplacement par cinq par la ventilation d'alimentation, il est possible de 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 - Coûts énergétiques quotidiens pour le chauffage de l'air soufflé.
Les coûts énergétiques de la ventilation (infiltration) sont inévitables, car le renouvellement de l'air dans le chalet est vital.
Les besoins de chauffage de l'atmosphère d'air remplaçable 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 sort du robinet du 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 recueillie dans la cuvette des toilettes entre en contact avec l'atmosphère 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.
Une chaudière à double circuit avec une chaudière à chauffage indirect, utilisée à la fois pour chauffer le liquide de refroidissement et pour fournir de l'eau chaude au circuit construit pour elle
Prenons 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 proposDE.
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, pour une période de sept mois de la saison de chauffage, de l'énergie calorifique à hauteur de:
493.827 = 3456.74 kWh
La consommation d'énergie thermique pour chauffer l'eau pour des besoins hygiéniques 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 d'une chaudière de chauffage ou d'une 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 d'un système à double circuit ou lors de l'équipement d'une 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 environnantes.
La chaudière à circuit unique produit uniquement du fluide caloporteur pour le système de chauffage
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, il ne vaut pas la peine de choisir une chaudière en fonction d'un calcul moyen des coûts d'énergie thermique - elle peut ne pas être en mesure de 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 laver la vaisselle, se baigner, etc., il est nécessaire de diviser la consommation mensuelle de chaleur des déperditions 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, il est recommandé que la puissance du radiateur de chauffage soit sélectionnée en fonction de la zone de la pièce chauffée et avec une surestimation de 15 à 20% des besoins en énergie, au cas où.
À titre d'exemple, nous considérons à quel point la méthode de choix d'un radiateur est «10 m2 de surface - 1,2 kW».
La puissance calorifique des radiateurs dépend de la façon dont ils sont connectés, ce qui doit être pris en compte lors du calcul du système de chauffage
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
Ceux. la puissance requise du radiateur de chauffage avec une prime de 20% est de 14,4 kW. Et maintenant, nous calculons les paramètres de puissance du radiateur de chauffage en fonction de la perte de chaleur de la pièce.
En fait, la superficie d'une pièce affecte moins la perte d'énergie thermique que la superficie de ses murs qui s'étendent d'un côté du bâtiment (avant).
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 "rue"; 30 - différence de température à l'intérieur et à l'extérieur de la maison; 1000 est le nombre de watts par kilowatt.
Selon les normes de construction, les appareils de chauffage sont situés dans des endroits où la perte de chaleur est maximale. Par exemple, des radiateurs sont installés sous les ouvertures des fenêtres, des pistolets à chaleur - au-dessus de l'entrée de la maison. Dans les pièces d'angle, les batteries sont installées sur des murs ternes soumis à des vents maximums.
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 capacité requise des radiateurs de chauffage réduira la quantité de liquide de refroidissement dans le système de chauffage, ce qui réduira la charge sur la chaudière et les coûts de combustible.
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 préservation 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.