Comment calculer la puissance d'une chaudière à gaz : formules et exemple de calcul

Avant de concevoir un système de chauffage ou d'installer un équipement de chauffage, il est important de sélectionner une chaudière à gaz capable de générer la quantité de chaleur requise pour la pièce. Par conséquent, il est important de choisir un appareil d'une puissance telle que ses performances soient aussi élevées que possible et que sa ressource soit longue.

Nous vous expliquerons comment calculer la puissance d'une chaudière à gaz avec une grande précision et en tenant compte de certains paramètres. L'article que nous avons présenté décrit en détail tous les types de pertes de chaleur à travers les ouvertures et les structures du bâtiment, et propose des formules pour les calculer. Un exemple spécifique présente les fonctionnalités des calculs.

Erreurs typiques lors du choix d'une chaudière

Un calcul correct de la puissance d'une chaudière à gaz permettra non seulement d'économiser des consommables, mais augmentera également l'efficacité de l'appareil. Un équipement dont la puissance calorifique dépasse les besoins thermiques réels fonctionnera de manière inefficace lorsque, en tant qu'appareil insuffisamment puissant, il ne pourra pas chauffer correctement la pièce.

Il existe des équipements automatisés modernes qui régulent indépendamment l'approvisionnement en gaz, ce qui élimine les coûts inutiles. Mais si une telle chaudière effectue son travail à la limite de ses capacités, sa durée de vie est alors réduite.

En conséquence, l'efficacité de l'équipement diminue, les pièces s'usent plus rapidement et de la condensation se forme. Il est donc nécessaire de calculer la puissance optimale.

Il existe une opinion selon laquelle la puissance de la chaudière dépend uniquement de la superficie de la pièce, et pour toute maison, le calcul optimal serait de 100 W pour 1 m². Ainsi, afin de sélectionner la puissance de la chaudière, par exemple pour une maison de 100 m². m, vous aurez besoin d'un équipement générant 100*10=10000 W ou 10 kW.

De tels calculs sont fondamentalement incorrects en raison de l'avènement de nouveaux matériaux de finition et de matériaux d'isolation améliorés, qui réduisent le besoin d'acheter des équipements de grande puissance.

La puissance de la chaudière à gaz est choisie en tenant compte des caractéristiques individuelles de la maison. Un équipement correctement sélectionné fonctionnera aussi efficacement que possible avec une consommation de carburant minimale

Calculer la puissance chaudière à gaz le chauffage peut être effectué de deux manières : manuellement ou à l'aide d'un programme spécial Valtec, conçu pour des calculs professionnels de haute précision.

La puissance requise de l'équipement dépend directement des déperditions thermiques de la pièce. Une fois connu le taux de déperdition thermique, vous pouvez calculer la puissance d’une chaudière à gaz ou de tout autre appareil de chauffage.

Qu’est-ce que la perte de chaleur d’une pièce ?

Toute pièce présente certaines pertes de chaleur. La chaleur sort des murs, des fenêtres, des sols, des portes, des plafonds, la tâche d'une chaudière à gaz est donc de compenser la quantité de chaleur sortante et de fournir une certaine température dans la pièce. Cela nécessite une certaine puissance thermique.

Il a été établi expérimentalement que la plus grande quantité de chaleur s'échappe par les murs (jusqu'à 70 %). Jusqu'à 30 % de l'énergie thermique peut s'échapper par le toit et les fenêtres, et jusqu'à 40 % par le système de ventilation. Perte de chaleur la plus faible au niveau des portes (jusqu'à 6 %) et des sols (jusqu'à 15 %)

Les facteurs suivants influencent les pertes de chaleur à la maison.

• Emplacement de la maison. Chaque ville a ses propres caractéristiques climatiques.Lors du calcul des pertes de chaleur, il est nécessaire de prendre en compte la température négative critique de la région, ainsi que la température moyenne et la durée de la saison de chauffage (pour des calculs précis à l'aide du programme).
• L'emplacement des murs par rapport aux directions cardinales. On sait que la rose des vents est située du côté nord, donc la perte de chaleur d'un mur situé dans cette zone sera la plus importante. En hiver, le vent froid souffle avec une grande force des côtés ouest, nord et est, de sorte que la perte de chaleur de ces murs sera plus élevée.
• La superficie de la pièce chauffée. La quantité de chaleur perdue dépend de la taille de la pièce, de la superficie des murs, plafonds, fenêtres, portes.
• Génie thermique des structures du bâtiment. Tout matériau a son propre coefficient de résistance thermique et de transfert de chaleur - la capacité de transmettre une certaine quantité de chaleur à travers lui-même. Pour les découvrir, vous devez utiliser des données tabulaires et également appliquer certaines formules. Des informations sur la composition des murs, des plafonds, des sols et leur épaisseur se trouvent dans le plan technique du logement.
• Ouvertures de fenêtres et de portes. Dimension, modification de porte et fenêtres double vitrage. Plus la surface des ouvertures des fenêtres et des portes est grande, plus la perte de chaleur est élevée. Il est important de prendre en compte les caractéristiques des portes installées et des fenêtres à double vitrage lors des calculs.
• Comptabilité de ventilation. La ventilation existe toujours dans la maison, quelle que soit la présence d'une hotte artificielle. La pièce est ventilée par les fenêtres ouvertes ; un mouvement d'air se crée lorsque les portes d'entrée sont fermées et ouvertes, les gens se déplacent de pièce en pièce, ce qui permet à l'air chaud de quitter la pièce et de la faire circuler.

Connaissant les paramètres ci-dessus, vous pouvez non seulement calculer perte de chaleur à la maison et déterminer la puissance de la chaudière, mais également identifier les endroits nécessitant une isolation supplémentaire.

Formules de calcul des pertes de chaleur

Ces formules peuvent être utilisées pour calculer les pertes de chaleur non seulement dans une maison privée, mais également dans un appartement. Avant de commencer les calculs, il est nécessaire de dessiner un plan d'étage, de noter l'emplacement des murs par rapport aux directions cardinales, de désigner les fenêtres, les portes et également de calculer les dimensions de chaque mur, fenêtre et porte.

Pour déterminer les déperditions thermiques, il est nécessaire de connaître la structure du mur, ainsi que l'épaisseur des matériaux utilisés. Les calculs prennent en compte la maçonnerie et l'isolation

Lors du calcul de la perte de chaleur, deux formules sont utilisées - en utilisant la première, la valeur de la résistance thermique des structures enveloppantes est déterminée et en utilisant la seconde, la perte de chaleur est déterminée.

Pour déterminer la résistance thermique, utilisez l'expression :

R = N/K

Ici:

• R. – la valeur de la résistance thermique des structures enveloppantes, mesurée en (m²*K)/W.
• K – coefficient de conductivité thermique du matériau à partir duquel la structure enveloppante est réalisée, mesuré en W/(m*K).
• DANS – épaisseur du matériau, enregistrée en mètres.

Le coefficient de conductivité thermique K est un paramètre tabulaire, l'épaisseur B est tirée du plan technique de la maison.

Le coefficient de conductivité thermique est une valeur tabulaire, il dépend de la densité et de la composition du matériau, il peut différer de celui tabulé, il est donc important de lire la documentation technique du matériau (+)

La formule de base pour calculer les pertes de chaleur est également utilisée :

Q = L × S × dT/R

Dans l'expression :

• Q – la perte de chaleur, mesurée en W.
• S – zone des structures d'enceinte (murs, sols, plafonds).
• dT – la différence entre les températures intérieure et extérieure souhaitées est mesurée et enregistrée en C.
• R. – valeur de la résistance thermique de la structure, m²•C/W, qui se trouve à l'aide de la formule ci-dessus.
• L – coefficient dépendant de l'orientation des murs par rapport aux points cardinaux.

Ayant les informations nécessaires à portée de main, vous pouvez calculer manuellement les pertes de chaleur d'un bâtiment particulier.

Exemple de calcul de perte de chaleur

A titre d’exemple, calculons les déperditions thermiques d’une maison avec les caractéristiques données.

La figure montre un plan de maison pour lequel nous calculerons les pertes de chaleur. Lors de l'élaboration d'un plan individuel, il est important de déterminer correctement l'orientation des murs par rapport aux points cardinaux, de calculer la hauteur, la largeur et la longueur de la structure, et de noter également l'emplacement des ouvertures de fenêtres et de portes, leurs dimensions (+ )

D'après le plan, la largeur de la structure est de 10 m, la longueur est de 12 m, la hauteur sous plafond est de 2,7 m, les murs sont orientés au nord, au sud, à l'est et à l'ouest. Il y a 3 fenêtres intégrées dans le mur ouest, deux d'entre elles ont des dimensions de 1,5x1,7 m, une de 0,6x0,3 m.

Lors du calcul du toit, la couche isolante, la finition et les matériaux de toiture sont pris en compte. Les films anti-vapeur et imperméabilisants qui n'affectent pas l'isolation thermique ne sont pas pris en compte

Dans le mur sud, il y a des portes intégrées de 1,3x2 m, il y a aussi une petite fenêtre de 0,5x0,3 m, du côté est il y a deux fenêtres de 2,1x1,5 m et une de 1,5x1,7 m.

Les murs sont constitués de trois couches :

• revêtement mural en panneaux de fibres (isoplaste) extérieur et intérieur - 1,2 cm chacun, coefficient - 0,05.
• laine de verre située entre les murs, son épaisseur est de 10 cm et le coefficient est de 0,043.

La résistance thermique de chaque mur est calculée séparément, car L'emplacement de la structure par rapport aux points cardinaux, le nombre et la superficie des ouvertures sont pris en compte. Les résultats des calculs sur les murs sont résumés.

Le sol est multicouche, réalisé selon la même technologie sur toute la zone, et comprend :

• panneau découpé et rainure et languette, son épaisseur est de 3,2 cm, son coefficient de conductivité thermique est de 0,15.
• une couche de nivellement de panneaux de particules secs d'une épaisseur de 10 cm et d'un coefficient de 0,15.
• isolation – laine minérale de 5 cm d'épaisseur, coefficient 0,039.

Supposons que le sol ne comporte pas de trappes vers le sous-sol ou d'ouvertures similaires qui gêneraient la technique de chauffage. Par conséquent, le calcul est effectué pour la superficie de tous les locaux à l'aide d'une formule unique.

Les plafonds sont constitués de :

• panneaux de bois de 4 cm avec un coefficient de 0,15.
• la laine minérale mesure 15 cm, son coefficient est de 0,039.
• couche de vapeur et d'imperméabilisation.

Supposons que le plafond n'ait pas non plus accès au grenier au-dessus du salon ou de la buanderie.

La maison est située dans la région de Briansk, dans la ville de Briansk, où la température négative critique est de -26 degrés. Il a été établi expérimentalement que la température de la Terre est de +8 degrés. Température ambiante souhaitée + 22 degrés.

Calcul des déperditions thermiques des murs

Pour connaître la résistance thermique totale d’un mur, il faut d’abord calculer la résistance thermique de chaque couche.

La couche de laine de verre a une épaisseur de 10 cm, cette valeur doit être convertie en mètres, soit :

B = 10 × 0,01 = 0,1

Nous avons la valeur B=0,1. Le coefficient de conductivité thermique de l'isolation thermique est de 0,043. Nous substituons les données dans la formule de résistance thermique et obtenons :

R._verre=0.1/0.043=2.32

En utilisant un exemple similaire, calculons la résistance thermique de l’isoplyte :

R._isopl=0.012/0.05=0.24

La résistance thermique totale du mur sera égale à la somme des résistances thermiques de chaque couche, étant donné que nous avons deux couches de panneaux de fibres.

R=R_verre+2×R_isopl=2.32+2×0.24=2.8

En déterminant la résistance thermique totale du mur, vous pouvez connaître les déperditions thermiques. Pour chaque mur, ils sont calculés séparément. Calculons Q pour le mur nord.

Des coefficients supplémentaires permettent de prendre en compte dans les calculs les particularités des déperditions thermiques des murs situés dans différentes directions du monde

Sur la base du plan, le mur nord n'a pas d'ouvertures de fenêtre, sa longueur est de 10 m et sa hauteur de 2,7 m. Ensuite, l'aire du mur S est calculée par la formule :

S_{mur nord}=10×2.7=27

Calculons le paramètre dT. On sait que la température ambiante critique pour Briansk est de -26 degrés et la température ambiante souhaitée est de +22 degrés. Alors

dT=22-(-26)=48

Pour le côté nord, le coefficient supplémentaire L=1,1 est pris en compte.

Le tableau montre les coefficients de conductivité thermique de certains matériaux utilisés dans la construction de murs. Comme vous pouvez le constater, la laine minérale transmet le minimum de chaleur à travers elle, le béton armé - le maximum

Après avoir effectué des calculs préliminaires, vous pouvez utiliser la formule pour calculer les pertes de chaleur :

Q_{mur nord}=27×48×1,1/2,8=509 (L)

Calculons les pertes de chaleur pour le mur ouest. Sur la base des données, 3 fenêtres y sont intégrées, deux d'entre elles ont des dimensions de 1,5x1,7 m et une de 0,6x0,3 m. Calculons la superficie.

S_{murs de rechange1}=12×2.7=32.4.

Il est nécessaire d'exclure la superficie des fenêtres de la superficie totale du mur ouest, car leur déperdition de chaleur sera différente. Pour ce faire, vous devez calculer la superficie.

S_fenêtre1=1.5×1.7=2.55

S_fenêtre2=0.6×0.4=0.24

Pour calculer les déperditions thermiques, on utilisera la surface du mur sans tenir compte de la surface des fenêtres, soit :

S_{murs de rechange}=32.4-2.55×2-0.24=25.6

Pour le côté ouest, le coefficient supplémentaire est de 1,05. Nous substituons les données obtenues dans la formule de base pour calculer les pertes de chaleur.

Q_{murs de rechange}=25.6×1.05×48/2.8=461.

Nous faisons des calculs similaires pour le côté est. Il y a 3 fenêtres ici, l'une mesure 1,5x1,7 m, les deux autres 2,1x1,5 m. Nous calculons leur superficie.

S_fenêtre3=1.5×1.7=2.55

S_fenêtre4=2.1×1.5=3.15

La superficie du mur oriental est :

S_{murs est1}=12×2.7=32.4

De la surface totale du mur, nous soustrayons les valeurs de la surface des fenêtres :

S_{murs orientaux}=32.4-2.55-2×3.15=23.55

Le coefficient supplémentaire pour le mur Est est de -1,05. Sur la base des données, nous calculons les pertes de chaleur du mur est.

Q_{murs orientaux}=1.05×23.55×48/2.8=424

Sur le mur sud, il y a une porte avec des paramètres de 1,3x2 m et une fenêtre de 0,5x0,3 m. Nous calculons leur superficie.

S_fenêtre5=0.5×0.3=0.15

S_porte=1.3×2=2.6

La superficie du mur sud sera égale à :

S_{murs sud1}=10×2.7=27

Nous déterminons la superficie du mur sans tenir compte des fenêtres et des portes.

S_{murs sud}=27-2.6-0.15=24.25

On calcule les déperditions thermiques du mur sud en tenant compte du coefficient L=1.

Q_{murs sud}=1×24.25×48/2.80=416

Après avoir déterminé les déperditions thermiques de chaque mur, vous pouvez connaître leurs déperditions thermiques totales à l'aide de la formule :

Q_{des murs}=Q_{murs sud}+Q_{murs orientaux}+Q_{murs de rechange}+Q_{mur nord}

En substituant les valeurs, on obtient :

Q_{des murs}=509+461+424+416=1810 W

En conséquence, la perte de chaleur des murs s'élevait à 1 810 W par heure.

Calcul des déperditions thermiques des fenêtres

Il y a 7 fenêtres dans la maison, trois d'entre elles ont des dimensions de 1,5x1,7 m, deux - 2,1x1,5 m, une - 0,6x0,3 m et une autre - 0,5x0,3 m.

Les fenêtres aux dimensions de 1,5×1,7 m sont un profilé PVC à deux chambres avec verre en I. Dans la documentation technique, vous pouvez découvrir que son R=0,53. Les fenêtres de dimensions 2,1x1,5 m, à deux chambres avec verre argon et I, ont une résistance thermique de R=0,75, les fenêtres 0,6x0,3 m et 0,5x0,3 - R=0,53.

La surface de la fenêtre a été calculée ci-dessus.

S_fenêtre1=1.5×1.7=2.55

S_fenêtre2=0.6×0.4=0.24

S_fenêtre3=2.1×1.5=3.15

S_fenêtre4=0.5×0.3=0.15

Il est également important de considérer l’orientation des fenêtres par rapport aux directions cardinales.

Généralement, la résistance thermique des fenêtres n'a pas besoin d'être calculée, ce paramètre est indiqué dans la documentation technique du produit

Calculons les déperditions thermiques des fenêtres ouest en tenant compte du coefficient L=1,05. Sur le côté il y a 2 fenêtres de dimensions 1,5×1,7 m et une de dimensions 0,6×0,3 m.

Q_fenêtre1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_fenêtre2=0.24×1.05×48/0.53=23

Au total, les pertes totales des fenêtres ouest sont

Q_{verrouiller les fenêtres}=243×2+23=509

Du côté sud il y a une fenêtre 0,5×0,3, son R=0,53. Calculons sa déperdition thermique en tenant compte du coefficient 1.

Q_{fenêtres sud}=0.15*48×1/0.53=14

Sur les côtés est, il y a 2 fenêtres de dimensions 2,1×1,5 et une fenêtre 1,5×1,7. Calculons les déperditions thermiques en tenant compte du coefficient L=1,05.

Q_fenêtre1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_fenêtre3=3.15×1.05×48/075=212

Résumons les déperditions thermiques des fenêtres est.

Q_{fenêtres est}=243+212×2=667.

La déperdition thermique totale des fenêtres sera égale à :

Q_{les fenêtres}=Q_{fenêtres est}+Q_{fenêtres sud}+Q_{verrouiller les fenêtres}=667+14+509=1190

Au total, 1 190 W d'énergie thermique sortent par les fenêtres.

Détermination de la perte de chaleur de la porte

La maison a une porte, elle est construite dans le mur sud, a des dimensions de 1,3x2 M. Sur la base des données du passeport, la conductivité thermique du matériau de la porte est de 0,14, son épaisseur est de 0,05 M. Grâce à ces indicateurs, la chaleur la résistance de la porte peut être calculée.

R._{des portes}=0.05/0.14=0.36

Pour les calculs, vous devez calculer sa superficie.

S_{des portes}=1.3×2=2.6

Après avoir calculé la résistance thermique et la surface, la perte de chaleur peut être déterminée. La porte est située du côté sud, nous utilisons donc un facteur supplémentaire de 1.

Q_{des portes}=2.6×48×1/0.36=347.

Au total, 347 W de chaleur sortent par la porte.

Calcul de la résistance thermique du sol

D'après la documentation technique, le sol est multicouche, réalisé de manière identique sur toute la surface, et a des dimensions de 10x12 m. Calculons sa superficie.

S_genre=10×12=210.

Le sol est constitué de planches, de panneaux de particules et d'isolation.

Dans le tableau, vous pouvez connaître les coefficients de conductivité thermique de certains matériaux utilisés pour les revêtements de sol. Ce paramètre peut également être indiqué dans la documentation technique des matériaux et différer du tableau

La résistance thermique doit être calculée séparément pour chaque couche de sol.

R._planches=0.032/0.15=0.21

R._{panneaux de particules}=0.01/0.15= 0.07

R._isoler=0.05/0.039=1.28

La résistance thermique totale du sol est :

R._genre=R_planches+R_{panneaux de particules}+R_isoler=0.21+0.07+1.28=1.56

Considérant qu'en hiver la température de la terre reste à +8 degrés, la différence de température sera égale à :

dT=22-8=14

À l'aide de calculs préliminaires, vous pouvez déterminer la perte de chaleur d'une maison par le sol.

Lors du calcul des déperditions thermiques par le sol, les matériaux qui affectent l'isolation thermique sont pris en compte (+)

Lors du calcul des déperditions thermiques par le sol, nous prenons en compte le coefficient L=1.

Q_genre=210×14×1/1.56=1885

La perte totale de chaleur par le sol est de 1 885 W.

Calcul de la perte de chaleur à travers le plafond

Lors du calcul de la perte de chaleur du plafond, une couche de laine minérale et des panneaux de bois sont pris en compte. La vapeur et l'imperméabilisation n'interviennent pas dans le processus d'isolation thermique, nous n'en tenons donc pas compte. Pour les calculs, il faut trouver la résistance thermique des panneaux de bois et d'une couche de laine minérale. Nous utilisons leurs coefficients de conductivité thermique et leur épaisseur.

R._{bouclier du village}=0.04/0.15=0.27

R._{min.laine de coton}=0.05/0.039=1.28

La résistance thermique totale sera égale à la somme de R_{bouclier du village} et R_{min.laine de coton}.

R._toits=0.27+1.28=1.55

La surface du plafond est la même que celle du sol.

S _plafond = 120

Ensuite, les déperditions thermiques du plafond sont calculées en tenant compte du coefficient L=1.

Q_plafond=120×1×48/1.55=3717

Au total, 3 717 W traversent le plafond.

Le tableau présente les matériaux isolants populaires pour les plafonds et leurs coefficients de conductivité thermique. La mousse de polyuréthane est l'isolant le plus efficace ; la paille a le coefficient de perte de chaleur le plus élevé

Pour déterminer les déperditions thermiques totales d’une maison, il faut additionner les déperditions thermiques des murs, des fenêtres, des portes, du plafond et du sol.

Q_{en général}=1810+1190+347+1885+3717=8949 W

Pour chauffer une maison avec les paramètres spécifiés, vous avez besoin d'une chaudière à gaz supportant une puissance de 8949 W soit environ 10 kW.

Détermination des déperditions thermiques en tenant compte des infiltrations

L'infiltration est un processus naturel d'échange thermique entre l'environnement extérieur, qui se produit lorsque les personnes se déplacent dans la maison, lors de l'ouverture des portes d'entrée et des fenêtres.

Pour calculer la perte de chaleur pour aérer tu peux utiliser la formule :

Q_fam=0,33×K×V×dT

Dans l'expression :

• K - le taux de renouvellement d'air calculé, pour les pièces à vivre le coefficient est de 0,3, pour les pièces chauffées - 0,8, pour la cuisine et la salle de bain - 1.
• V - le volume de la pièce, calculé en tenant compte de la hauteur, de la longueur et de la largeur.
• dT - différence de température entre l'environnement et le bâtiment d'habitation.

Une formule similaire peut être utilisée si une ventilation est installée dans la pièce.

S'il y a une ventilation artificielle dans la maison, il faut utiliser la même formule que pour l'infiltration, remplacer uniquement les paramètres d'évacuation au lieu de K, et calculer dT en tenant compte de la température de l'air entrant.

La hauteur de la pièce est de 2,7 m, la largeur est de 10 m, la longueur est de 12 m. Connaissant ces données, vous pouvez connaître son volume.

V = 2,7 × 10 × 12 = 324

La différence de température sera égale

dT=48

Nous prenons 0,3 comme coefficient K. Alors

Q_fam=0.33×0.3×324×48=1540

Q doit être ajouté à l'indicateur total calculé Q_fam. Finalement

Q_{en général}=1540+8949=10489.

Au total, en tenant compte des infiltrations, les déperditions thermiques de la maison seront de 10 489 W soit 10,49 kW.

Calcul de la puissance de la chaudière

Lors du calcul de la puissance de la chaudière, il est nécessaire d'utiliser un facteur de sécurité de 1,2. Autrement dit, la puissance sera égale à :

W = Q × k

Ici:

• Q - les déperditions thermiques du bâtiment.
• k - facteur de sécurité.

Dans notre exemple, nous remplaçons Q = 9237 W et calculons la puissance requise de la chaudière.

W = 10 489 × 1,2 = 12 587 W.

Compte tenu du facteur de sécurité, la puissance nécessaire de la chaudière pour chauffer une maison est de 120 m² égale à environ 13 kW.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Instruction vidéo : comment calculer les pertes de chaleur dans la maison et la puissance de la chaudière à l'aide du programme Valtec.

Un calcul compétent des pertes de chaleur et de la puissance d'une chaudière à gaz à l'aide de formules ou de méthodes logicielles vous permet de déterminer avec une grande précision les paramètres d'équipement nécessaires, ce qui permet d'éliminer les coûts de carburant déraisonnables.

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