Calcul du système de chauffage d'une maison privée : règles et exemples de calcul
Chauffer une maison privée est un élément nécessaire pour un logement confortable. Convenez que la disposition du complexe de chauffage doit être abordée avec soin, car... les erreurs coûteront cher.Mais vous n’avez jamais fait de tels calculs et ne savez pas comment les effectuer correctement ?
Nous vous aiderons - dans notre article, nous examinerons en détail comment calculer le système de chauffage d'une maison privée afin de reconstituer efficacement les pertes de chaleur pendant les mois d'hiver.
Nous donnerons des exemples précis, en complétant l'article avec des photos visuelles et des conseils vidéo utiles, ainsi que des tableaux pertinents avec les indicateurs et 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. Plus la surface de l'enveloppe du bâtiment (fenêtres, toit, murs, fondations) est grande, plus les déperditions thermiques sont importantes.
Aussi perte d'énergie thermique associés aux matériaux des structures enveloppantes et à leurs dimensions. Par exemple, la perte de chaleur des murs minces est plus importante que celle des murs épais.
Efficace calcul du chauffage pour une maison privée, elle doit tenir compte des matériaux utilisés dans la construction des structures d'enceinte.
Par exemple, à épaisseur égale de murs en bois et en brique, ils conduisent la chaleur avec des intensités différentes - la perte de chaleur à travers les structures en bois est plus lente. Certains matériaux transmettent mieux la chaleur (métal, brique, béton), d'autres moins bien (bois, laine minérale, mousse de polystyrène).
L’atmosphère à l’intérieur d’un immeuble résidentiel est indirectement liée à l’environnement aérien extérieur. En hiver, les murs, les ouvertures des fenêtres et des portes, le toit et les fondations transfèrent la chaleur de la maison vers l'extérieur, fournissant en retour du froid. Ils représentent 70 à 90 % des déperditions thermiques totales du chalet.
Des fuites constantes d'énergie thermique pendant la saison de chauffage se produisent également par la ventilation et les égouts.
Lors du calcul des déperditions thermiques dans la construction de logements individuels, ces données ne sont généralement pas prises en compte. Mais inclure les pertes de chaleur par les égouts et les systèmes de ventilation dans le calcul thermique global d'une maison reste la bonne décision.
Il est impossible de calculer le circuit de chauffage autonome d'une maison de campagne sans évaluer les déperditions thermiques de ses structures enveloppantes. Plus précisément, ça ne marchera pas déterminer la puissance de la chaudière de chauffage, suffisant pour chauffer le chalet lors des gelées les plus sévères.
L'analyse de la consommation réelle d'énergie thermique à travers les murs permettra de comparer les coûts d'équipement des chaudières et de combustible avec les coûts d'isolation thermique des structures d'enceinte.
Après tout, plus une maison est économe en énergie, c'est-à-dire Moins il perd d’énergie thermique pendant les mois d’hiver, plus le coût d’achat du combustible est bas.
Pour calculer correctement le système de chauffage dont vous aurez besoin coefficient de conductivité thermique matériaux de construction courants.
Calcul des pertes de chaleur à travers les murs
En utilisant l'exemple d'un chalet conventionnel à deux étages, nous calculerons les pertes de chaleur à travers ses structures murales.
Donnée initiale:
- une « boîte » carrée avec des murs de façade de 12 m de large et 7 m de haut ;
- Il y a 16 ouvertures dans les murs, chaque surface mesure 2,5 m2;
- matériau du mur de façade – brique en céramique pleine ;
- épaisseur du mur – 2 briques.
Ensuite, nous calculerons un groupe d'indicateurs qui constituent la valeur totale des pertes de chaleur à travers les murs.
Indice de résistance au transfert de chaleur
Pour connaître l'indice de résistance au transfert thermique d'un mur de façade, vous devez diviser l'épaisseur du matériau du mur par son coefficient de conductivité thermique.
Pour un certain nombre de matériaux structurels, les données sur le coefficient de conductivité thermique sont présentées dans les images ci-dessus et ci-dessous.
Notre mur conditionnel est construit en briques pleines en céramique dont le coefficient de conductivité thermique est de 0,56 W/mÔC. Son épaisseur, compte tenu de la maçonnerie de l'étage central, est de 0,51 M. En divisant l'épaisseur du mur par le coefficient de conductivité thermique de la brique, on obtient la résistance au 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
Puisque l'exemple est un bâtiment carré, la superficie 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
Nous connaissons donc la superficie des murs de façade. Mais qu'en est-il des ouvertures des fenêtres et des portes, qui occupent ensemble 40 m2 (2,5 16 = 40 m2) mur de façade, faut-il en tenir compte ?
En effet, comment calculer correctement chauffage autonome dans une maison en bois sans tenir compte de la résistance au transfert thermique des structures de fenêtres et de portes.
Si vous devez calculer la perte de chaleur d'un grand bâtiment 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 lors du calcul sera correcte.
Cependant, pour les bâtiments de construction de logements individuels de faible hauteur construits à partir de matériaux traditionnels, les ouvertures des portes et des fenêtres peuvent être négligées. Ceux. ne soustrayez pas leur superficie de la superficie totale des murs de façade.
Perte de chaleur générale des murs
On connaît la déperdition thermique d'un mur par mètre carré lorsque la température de l'air à l'intérieur et à l'extérieur de la maison diffère d'un degré.
Pour ce faire, divisez l'unité par la résistance au transfert thermique du mur, calculée précédemment :
1 : 0,91 = 1,09 W/m2·ÔAVEC
Connaissant les déperditions thermiques par mètre carré du périmètre des murs extérieurs, il est possible de déterminer les déperditions thermiques à certaines températures extérieures.
Par exemple, si la température dans le chalet est de +20 ÔC, et il fait -17 dehors ÔC, la différence de température sera de 20+17=37 ÔC. Dans une telle situation, la perte de chaleur totale 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 - superficie des murs de façade ; 37 - différence de température entre les ambiances ambiantes et extérieures.
Recalculons la valeur de 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, découvrons combien d'énergie thermique traversera les murs en une heure avec une différence de température de 37 ÔAVEC.
Nous vous rappelons que le calcul est effectué pour une maison dont les caractéristiques structurelles sont sélectionnées sous condition pour les calculs de démonstration :
11313 · 1 : 1000 = 11,313 kWh,
Où : 11313 est la quantité de perte de chaleur obtenue plus tôt ; 1 heure; 1000 est le nombre de watts dans un kilowatt.
Pour calculer la perte de chaleur par jour, multipliez la perte de chaleur résultante par heure par 24 heures :
11,313 24 = 271,512 kWh
Pour plus de clarté, découvrons la perte d'énergie thermique pour une saison de chauffage complète :
7 30 271,512 = 57017,52 kWh,
Où : 7 est le nombre de mois de la saison de chauffage ; 30 - nombre de jours dans un mois ; 271.512 - perte de chaleur quotidienne des murs.
Ainsi, la perte de chaleur estimée d'une maison présentant les caractéristiques des structures d'enceinte sélectionnées ci-dessus sera de 57 017,52 kWh pendant sept mois de la saison de chauffage.
Prise en compte de l'influence de la ventilation dans une maison privée
A titre d'exemple, nous calculerons les déperditions thermiques par ventilation pendant la saison de chauffage pour un chalet classique de forme carrée avec un mur de 12 mètres de large et 7 mètres de haut.
Sans tenir compte du mobilier et des murs intérieurs, le volume intérieur de l'ambiance dans ce bâtiment sera :
12 12 7 = 1008 m3
À température de l'air +20 ÔC (norme en saison de chauffage), sa densité est de 1,2047 kg/m3, et la capacité thermique spécifique est de 1,005 kJ/(kg·ÔAVEC).
Calculons la masse de l'atmosphère dans la maison :
1008 · 1,2047 = 1214,34 kg,
Où : 1008 est le volume de l'atmosphère de la maison ; 1,2047 - densité de l'air à t +20 ÔAVEC .
Supposons que le volume d'air dans les locaux de la maison soit multiplié par cinq. Notez que l'exact exigence de volume d'approvisionnement 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 ÔC (20 ÔDe la maison, -7 ÔProvenant de l’atmosphère extérieure), l’énergie thermique suivante est nécessaire chaque jour pour chauffer l’air froid soufflé :
5 27 1214,34 1,005 = 164755,58 kJ,
Où : 5 est le nombre de changements d’air intérieur ; 27 - différence de température entre les ambiances ambiantes et extérieures ; 1214,34 - densité de l'air à t +20 ÔAVEC; 1,005 est la capacité thermique spécifique de l’air.
Convertissons les kilojoules en kilowattheures en divisant la valeur par le nombre de kilojoules dans un kilowattheure (3600) :
164755,58 : 3600 = 45,76 kWh
Après avoir découvert le coût de l'énergie thermique pour chauffer l'air de la maison lorsqu'il est remplacé cinq fois par ventilation forcée, nous pouvons calculer la perte de chaleur « air » pour une saison de chauffage de sept mois :
7 30 45,76 = 9609,6 kWh,
Où : 7 est le nombre de mois « chauffés » ; 30 est le nombre moyen de jours dans un mois ; 45,76 - consommation quotidienne d'énergie thermique pour chauffer l'air soufflé.
La consommation d'énergie de ventilation (infiltration) est inévitable, car le renouvellement de l'air dans les locaux du chalet est vital.
Les besoins en chauffage de l'atmosphère changeante de l'air dans la maison doivent être calculés, additionnés aux déperditions 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, le dernier étant la perte de chaleur des égouts.
Consommation d'énergie pour la préparation d'eau chaude sanitaire
Si pendant les mois chauds, de l'eau froide vient du robinet dans le chalet, alors pendant la saison de chauffage, elle est glaciale, avec une température ne dépassant pas +5. ÔC. Se baigner, faire la vaisselle et faire la lessive sont impossibles sans chauffer l’eau.
L'eau collectée dans le réservoir des toilettes entre en contact à travers les murs avec l'atmosphère de la maison, évacuant ainsi un peu de chaleur. Qu’arrive-t-il à l’eau chauffée en brûlant du combustible non gratuit et utilisée pour les besoins domestiques ? Il est déversé à l'égout.
Regardons un exemple. Disons qu'une famille de trois personnes utilise 17 m3 arroser mensuellement. 1000 kg/m3 est la densité de l'eau, et 4,183 kJ/kgÔC est sa capacité thermique spécifique.
Que la température moyenne de chauffage de l'eau destinée aux besoins domestiques soit de +40 ÔC. En conséquence, la différence de température moyenne entre l'eau froide entrant dans la maison (+5 ÔC) et chauffé dans une chaudière (+30 ÔC) il s'avère que 25 ÔAVEC.
Pour calculer les pertes thermiques dans les égouts, nous considérons :
17 1000 25 4,183 = 1777775 kJ,
Où : 17 est le volume mensuel de consommation d'eau ; 1000 est la densité de l'eau ; 25 - différence de température entre l'eau froide et chauffée ; 4.183 - capacité thermique spécifique de l'eau ;
Pour convertir des kilojoules en kilowattheures plus compréhensibles :
1777775 : 3600 = 493,82 kWh
Ainsi, pendant la période de sept mois de la saison de chauffage, l'énergie thermique va dans les égouts à hauteur de :
493,82 7 = 3456,74 kWh
La consommation d'énergie thermique pour chauffer l'eau pour les besoins hygiéniques est faible par rapport aux pertes de chaleur à travers les murs et la ventilation. Mais ce sont aussi des coûts énergétiques qui chargent la chaudière ou la chaudière et entraînent une consommation de combustible.
Calcul de la puissance de la chaudière de chauffage
La chaudière faisant partie du système de chauffage est conçue pour compenser les pertes de chaleur du bâtiment. Et aussi, au cas où système à double circuit ou en équipant la chaudière d'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 « à l'égout », vous pouvez déterminer avec précision la puissance de chaudière requise pour un chalet d'une certaine superficie et les caractéristiques des structures environnantes.
Pour déterminer la puissance de la chaudière, il est nécessaire de calculer le coût de l'énergie thermique de la maison à travers les murs de façade et pour chauffer l'atmosphère changeante de l'air intérieur.
Des données sur les pertes de chaleur en kilowattheures par jour sont nécessaires - dans le cas d'une maison conventionnelle, calculées à titre d'exemple, ce sont :
271,512 + 45,76 = 317,272 kWh,
Où : 271.512 - déperdition de chaleur journalière des murs extérieurs ; 45,76 - déperdition de chaleur journalière pour chauffer l'air soufflé.
En conséquence, la puissance de chauffage requise de la chaudière sera :
317.272 : 24 (heures) = 13,22 kW
Cependant, une telle chaudière sera soumise à une charge constamment élevée, ce qui réduira sa durée de vie. Et les jours particulièrement froids, la puissance nominale de la chaudière ne suffira pas, car avec une différence de température élevée entre l'atmosphère de la pièce et celle de la rue, les pertes de chaleur du bâtiment augmenteront fortement.
C'est pourquoi choisir une chaudière selon le calcul moyen des coûts d'énergie thermique, cela n'en vaut pas la peine - il se peut qu'il ne soit pas en mesure de faire face à de fortes gelées.
Il serait rationnel d'augmenter de 20 % la puissance requise des équipements de chaudière :
13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 kW
Pour calculer la puissance requise du deuxième circuit de la chaudière qui chauffe l'eau pour faire la vaisselle, se baigner, etc., il faut diviser la consommation thermique mensuelle des déperditions thermiques « égouts » par le nombre de jours dans le mois et par 24 heures. :
493,82:30:24 = 0,68 kW
D'après les calculs, la puissance optimale de la chaudière pour l'exemple de chalet est de 15,86 kW pour le circuit de chauffage et de 0,68 kW pour le circuit de chauffage.
Sélection de radiateurs de chauffage
Traditionnellement puissance du radiateur de chauffage Il est recommandé de choisir en fonction de la superficie de la pièce chauffée, et avec une surestimation de 15 à 20 % des besoins électriques, au cas où.
À l'aide d'un exemple, voyons dans quelle mesure la méthodologie de choix d'un radiateur est « 10 m2 de surface - 1,2 kW ».
Données initiales : chambre d'angle au premier niveau d'un immeuble de logements individuels de deux étages ; mur extérieur en briques céramiques à double rangée ; largeur de la pièce 3 m, longueur 4 m, hauteur sous plafond 3 m.
A l'aide d'un schéma de sélection simplifié, il est proposé pour calculer la superficie de la pièce, on considère :
3 (largeur) 4 (longueur) = 12 m2
Ceux. la puissance requise du radiateur de chauffage avec une augmentation 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 superficie de la pièce affecte moins la perte d'énergie thermique que la superficie de ses murs, orientés d'un côté vers l'extérieur du bâtiment (façade).
On calculera donc exactement la superficie des murs « rue » présents dans la pièce :
3 (largeur) 3 (hauteur) + 4 (longueur) 3 (hauteur) = 21 m2
Connaissant la surface des murs qui transfèrent la chaleur « vers la rue », nous calculerons la perte de chaleur si les températures ambiantes et extérieures diffèrent de 30Ô (dans la maison +18 ÔC, extérieur -12 ÔC), et immédiatement en kilowattheures :
0,91 21 30 : 1 000 = 0,57 kW,
Où : 0,91 - résistance au transfert de chaleur m2 des murs de la pièce orientés « vers l'extérieur » ; 21 - zone de murs « rue » ; 30 - différence de température à l'intérieur et à l'extérieur de la maison ; 1000 est le nombre de watts dans un kilowatt.
Il s'avère que pour compenser les pertes de chaleur à travers les murs de façade de cette structure, à 30Ô En raison de la différence de température dans la maison et à l'extérieur, un chauffage d'une capacité de 0,57 kWh est suffisant. Augmentons la puissance requise de 20, voire 30 %, - nous obtenons 0,74 kWh.
Ainsi, les besoins réels en énergie de chauffage peuvent être nettement inférieurs au système d’échange « 1,2 kW par mètre carré de pièce ».
De plus, un 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 carburant.
Conclusions et vidéo utile sur le sujet
D'où vient la chaleur de la maison - les réponses sont fournies par une vidéo visuelle :
La vidéo explique la procédure de calcul de la perte de chaleur d'une maison à travers l'enveloppe du bâtiment. Connaissant les déperditions thermiques, vous pouvez 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 devient chaque année plus chère – les prix des carburants augmentent. Et il n’y a toujours pas assez de chaleur. Il est impossible de rester indifférent à la consommation énergétique d'un chalet - elle n'est absolument pas rentable.
D'une part, chaque nouvelle saison de chauffage coûte de plus en plus cher au propriétaire. En revanche, isoler les murs, les fondations et le toit d'une maison de campagne coûte cher. Cependant, moins la chaleur quitte le bâtiment, moins il coûtera cher de le chauffer..
Conserver 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 ouvrages d'enceinte. Le principe des « kilowatts par 10 mètres carrés de surface » fonctionne dans un chalet en état moyen des façades, de la toiture et des fondations.
Avez-vous calculé vous-même le système de chauffage de votre maison ? Ou avez-vous remarqué une divergence dans les calculs donnés dans l'article ? Partagez votre expérience pratique ou la quantité de connaissances théoriques en laissant un commentaire dans le bloc sous cet article.
C’est bien qu’il soit désormais possible de calculer correctement le système de chauffage d’une maison privée. En évitant les erreurs 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 nu, sur un coup de tête, et devait souvent ensuite être complété ou complètement refait. C'est formidable que la science soit appliquée.
Si vous voulez une maison chaleureuse et confortable, vous devez alors calculer le système de chauffage. Heureusement, il existe désormais de nombreux calculateurs en ligne sur Internet qui simplifient la tâche.