Calcul du chauffage de l'air : principes de base + exemple de calcul

L'installation d'un système de chauffage est impossible sans calculs préalables.Les informations obtenues doivent être aussi précises que possible, c'est pourquoi les calculs de chauffage de l'air sont effectués par des experts à l'aide de programmes spécialisés, en tenant compte des nuances de conception.

Vous pouvez calculer vous-même le système de chauffage à air (ci-après dénommé système de chauffage à air) en ayant des connaissances de base en mathématiques et en physique.

Dans ce document, nous vous expliquerons comment calculer le niveau de perte de chaleur dans la maison et le système de perte de chaleur. Pour que tout soit aussi clair que possible, des exemples précis de calculs seront donnés.

Calcul des déperditions de chaleur à la maison

Pour sélectionner un système de chauffage, il est nécessaire de déterminer la quantité d'air pour le système, la température initiale de l'air dans le conduit d'air pour un chauffage optimal de la pièce. Pour connaître ces informations, vous devez calculer les pertes de chaleur de la maison et commencer les calculs de base plus tard.

Tout bâtiment perd de l'énergie thermique par temps froid. La quantité maximale quitte la pièce à travers les murs, le toit, les fenêtres, les portes et autres éléments d'enceinte (ci-après dénommés OK), face d'un côté à la rue.

Pour assurer une certaine température dans la maison, il faut calculer la puissance thermique qui peut compenser les coûts de chauffage et maintenir température souhaitée.

Il existe une idée fausse selon laquelle les pertes de chaleur sont les mêmes dans chaque maison.Certaines sources affirment que 10 kW suffisent pour chauffer une petite maison de n'importe quelle configuration, d'autres sont limitées à 7 à 8 kW par mètre carré. mètre.

Selon un schéma de calcul simplifié, tous les 10 m² de la superficie exploitée dans les régions du nord et les zones de la zone médiane devrait être dotée d'une alimentation de 1 kW d'énergie thermique. Ce chiffre, individuel pour chaque bâtiment, est multiplié par un facteur de 1,15, créant ainsi une réserve d'énergie thermique en cas de pertes imprévues.

Cependant, ces estimations sont plutôt approximatives et ne prennent pas en compte les qualités, les caractéristiques des matériaux utilisés dans la construction de la maison, les conditions climatiques et d'autres facteurs affectant les coûts de chauffage.

La quantité de chaleur perdue dépend de la surface de l'élément enveloppant et de la conductivité thermique de chacune de ses couches. La plus grande quantité d'énergie thermique quitte la pièce à travers les murs, le sol, le toit et les fenêtres.

Si des matériaux de construction modernes étaient utilisés dans la construction de la maison conductivité thermique des matériaux qui sont faibles, la perte de chaleur de la structure sera alors plus faible, ce qui signifie que moins de puissance thermique sera nécessaire.

Si vous utilisez un équipement de chauffage qui génère plus d'énergie que nécessaire, un excès de chaleur apparaîtra, généralement compensé par la ventilation. Dans ce cas, des coûts financiers supplémentaires surviennent.

Si un équipement de faible puissance est sélectionné pour le CVC, il y aura alors un manque de chaleur dans la pièce, car l'appareil ne sera pas en mesure de générer la quantité d'énergie requise, ce qui nécessitera l'achat d'unités de chauffage supplémentaires.

L'utilisation de mousse de polyuréthane, de fibre de verre et d'autres matériaux isolants modernes nous permet d'obtenir une isolation thermique maximale de la pièce

Les coûts thermiques d'un bâtiment dépendent :

• structure des éléments d'enceinte (murs, plafonds, etc.), leur épaisseur ;
• surface chauffée ;
• orientation par rapport aux directions cardinales ;
• température minimale à l'extérieur de la fenêtre dans la région ou la ville pendant 5 jours d'hiver ;
• durée de la saison de chauffage ;
• processus d'infiltration, de ventilation;
• gains de chaleur domestique ;
• consommation de chaleur pour les besoins domestiques.

Il est impossible de calculer correctement les déperditions thermiques sans prendre en compte l'infiltration et la ventilation, qui affectent significativement la composante quantitative. L'infiltration est un processus naturel de mouvement des masses d'air qui se produit lors du mouvement des personnes dans la pièce, de l'ouverture des fenêtres pour la ventilation et d'autres processus ménagers.

La ventilation est un système spécialement installé par lequel l'air est fourni et l'air peut pénétrer dans la pièce à une température plus basse.

La ventilation évacue 9 fois plus de chaleur que l'infiltration naturelle

La chaleur pénètre dans la pièce non seulement par le système de chauffage, mais également par les appareils électriques chauffants, les lampes à incandescence et les personnes. Il est également important de prendre en compte la consommation de chaleur pour chauffer les articles froids apportés de la rue et les vêtements.

Avant de choisir un équipement pour SVO, conception de système de chauffage Il est important de calculer les pertes de chaleur dans une maison avec une grande précision. Cela peut être fait en utilisant le programme gratuit Valtec. Afin de ne pas entrer dans les subtilités de l'application, vous pouvez utiliser des formules mathématiques offrant une grande précision des calculs.

Pour calculer les déperditions thermiques totales Q d'une habitation, il est nécessaire de calculer les coûts thermiques des structures d'enceinte Q_org.k, consommation d'énergie pour la ventilation et l'infiltration Q_v, prendre en compte les dépenses du ménage Q_t. Les pertes sont mesurées et enregistrées en Watts.

Pour calculer la consommation totale de chaleur Q, utilisez la formule :

Q = Q_org.k +Q_v —Q_t

Considérez ensuite les formules pour déterminer les coûts de chauffage :

Q_org.k , Q_v,Q_t.

Détermination des pertes de chaleur des structures enveloppantes

La plus grande quantité de chaleur s'échappe par les éléments entourant la maison (murs, portes, fenêtres, plafond et sol). Pour déterminer Q_org.k il est nécessaire de calculer séparément les pertes thermiques subies par chaque élément structurel.

Autrement dit, Q_org.k calculé par la formule :

Q_org.k =Q_pol +Q_St +Q_ok +Q_pt +Q_dv

Pour déterminer le Q de chaque élément de la maison, vous devez connaître sa structure et son coefficient de conductivité thermique ou coefficient de résistance thermique, qui sont indiqués dans le passeport matériau.

Pour calculer les coûts de chauffage, les couches qui affectent l'isolation thermique sont prises en compte. Par exemple, isolation, maçonnerie, bardage, etc.

Le calcul des pertes de chaleur s'effectue pour chaque couche homogène de l'élément enveloppant. Par exemple, si un mur est constitué de deux couches différentes (isolation et maçonnerie), alors le calcul est effectué séparément pour l'isolation et pour la maçonnerie.

La consommation thermique de la couche est calculée en tenant compte de la température souhaitée dans la pièce à l'aide de l'expression :

Q_St = S × (t_v -t_n) × B × l/k

Dans une expression, les variables ont la signification suivante :

• Surface de la couche S, m²;
• t_v – température souhaitée dans la maison, °C ; pour les pièces d'angle, la température est augmentée de 2 degrés ;
• t_n — température moyenne de la période des cinq jours la plus froide de la région, °C ;
• k est le coefficient de conductivité thermique du matériau ;
• B – épaisseur de chaque couche de l'élément enveloppant, m ;
• l – paramètre tabulaire, prend en compte les particularités de la consommation de chaleur pour les OK situés dans différentes directions du monde.

Si des fenêtres ou des portes sont intégrées au mur pour lequel le calcul est effectué, alors lors du calcul de Q, il est nécessaire de soustraire la surface de la fenêtre ou de la porte de la surface totale OK, car leur consommation de chaleur sera différente.

Dans la fiche technique des fenêtres ou des portes, le coefficient de transfert thermique D est parfois indiqué, grâce auquel les calculs peuvent être simplifiés

Le coefficient de résistance thermique est calculé à l'aide de la formule :

D = B/k

La formule de perte de chaleur pour une seule couche peut être présentée comme suit :

Q_St = S × (t_v -t_n) × D × l

En pratique, pour calculer le Q des sols, murs ou plafonds, les coefficients D de chaque couche OK sont calculés séparément, résumés et substitués dans la formule générale, ce qui simplifie le processus de calcul.

Comptabilisation des frais d'infiltration et de ventilation

De l'air à basse température peut pénétrer dans la pièce depuis le système de ventilation, ce qui affecte considérablement les pertes de chaleur. La formule générale de ce processus est la suivante :

Q_v = 0,28 × L_n ×p_v × c × (t_v -t_n)

Dans une expression, les caractères alphabétiques ont une signification :

• L_n – débit d'air entrant, m³/h;
• p_v — densité de l'air dans la pièce à une température donnée, kg/m³;
• t_v – température dans la maison, °C ;
• t_n — température moyenne de la période des cinq jours la plus froide de la région, °C ;
• c est la capacité thermique de l'air, kJ/(kg*°C).

Paramètre L_n tiré des caractéristiques techniques du système de ventilation. Dans la plupart des cas, le renouvellement d'air soufflé a un débit spécifique de 3 m³/h, sur la base duquel L_n calculé par la formule :

L_n = 3 × S_pol

Dans la formule S_pol — superficie au sol, m².

Densité de l'air intérieur p_v est déterminé par l'expression :

p_v = 353/273+t_v

Ici t_v – la température de consigne dans la maison, mesurée en °C.

La capacité thermique c est une quantité physique constante et est égale à 1,005 kJ/(kg × °C).

Avec la ventilation naturelle, l'air froid pénètre par les fenêtres et les portes, déplaçant la chaleur par la cheminée.

La ventilation non organisée, ou infiltration, est déterminée par la formule :

Q_je = 0,28 × ∑G_h × c×(t_v -t_n) ×k_t

Dans l'équation :

• g_h — le débit d'air à travers chaque clôture est une valeur du tableau, en kg/h ;
• k_t — coefficient d'influence du débit d'air thermique, tiré du tableau ;
• t_v ,t_n — régler les températures intérieures et extérieures, °C.

Lorsque les portes sont ouvertes, la perte de chaleur de l'air la plus importante se produit. Par conséquent, si l'entrée est équipée de rideaux aérothermiques, ils doivent également être pris en compte.

Un rideau thermique est un radiateur soufflant allongé qui génère un flux puissant à l’intérieur d’une fenêtre ou d’une porte. Il minimise ou élimine pratiquement les pertes de chaleur et la pénétration de l'air de la rue, même lorsque la porte ou la fenêtre est ouverte.

Pour calculer les déperditions thermiques des portes, la formule est utilisée :

Q_ot.d =Q_dv × j × H

Dans l'expression :

• Q_dv — perte de chaleur calculée des portes extérieures ;
• H—hauteur du bâtiment, m ;
• j est un coefficient tabulaire dépendant du type de portes et de leur emplacement.

Si la maison dispose d'une ventilation ou d'une infiltration organisée, les calculs sont effectués à l'aide de la première formule.

La surface des éléments structurels enveloppants peut être hétérogène - il peut y avoir des fissures et des fuites à travers lesquelles passe l'air. Ces pertes thermiques sont considérées comme insignifiantes, mais elles peuvent également être déterminées.Cela peut être fait exclusivement à l'aide de méthodes logicielles, car il est impossible de calculer certaines fonctions sans utiliser d'applications.

L’image la plus précise de la perte de chaleur réelle est fournie par une inspection par imagerie thermique d’une maison. Cette méthode de diagnostic vous permet d'identifier les erreurs de construction cachées, les trous dans l'isolation thermique, les fuites dans le système de plomberie qui réduisent les performances thermiques du bâtiment et d'autres défauts.

Gains de chaleur domestique

De la chaleur supplémentaire pénètre dans la pièce par les appareils électriques, le corps humain et les lampes, ce qui est également pris en compte lors du calcul des pertes de chaleur.

Il a été établi expérimentalement que ces apports ne peuvent pas dépasser 10 W par 1 m². Par conséquent, la formule de calcul peut ressembler à :

Q_t = 10 × S_pol

Dans l'expression S_pol — superficie au sol, m².

Méthodologie de base pour calculer le SVO

Le principe de fonctionnement de base de tout refroidisseur d’air est le transfert d’énergie thermique à travers l’air en refroidissant le liquide de refroidissement. Ses principaux éléments sont un générateur de chaleur et un caloduc.

L'air est fourni à la pièce déjà chauffée à une température t_rpour maintenir la température souhaitée t_v. Par conséquent, la quantité d’énergie accumulée doit être égale à la perte thermique totale du bâtiment, c’est-à-dire Q. L’égalité est vraie :

Q = E_pas × c×(t_v -t_n)

Dans la formule E est le débit d'air chauffé kg/s pour chauffer la pièce. De l'égalité on peut exprimer E_pas:

E_pas = Q/ (c × (t_v -t_n))

Rappelons que la capacité thermique de l'air est c=1005 J/(kg×K).

La formule détermine exclusivement la quantité d'air fourni utilisée uniquement pour le chauffage uniquement dans les systèmes de recirculation (ci-après dénommé RSVO).

Dans les systèmes de soufflage et de recirculation, une partie de l'air est extraite de la rue et l'autre partie de la pièce. Les deux parties sont mélangées et, après chauffage à la température requise, livrées dans la pièce

Si le refroidisseur d'air est utilisé comme ventilation, la quantité d'air fourni est calculée comme suit :

• Si la quantité d'air pour le chauffage dépasse la quantité d'air pour la ventilation ou est égale à celle-ci, alors la quantité d'air pour le chauffage est prise en compte et le système est sélectionné comme système à flux direct (ci-après dénommé PCVO) ou avec recirculation partielle (ci-après dénommé CHRSVO).
• Si la quantité d'air pour le chauffage est inférieure à la quantité d'air nécessaire à la ventilation, alors seule la quantité d'air nécessaire à la ventilation est prise en compte, un PSVO est introduit (parfois - un PRVO) et la température de l'air fourni est calculé à l'aide de la formule : t_r =t_v + Q/c × E_évent.

Si l'indicateur t dépasse_r paramètres admissibles, la quantité d’air introduite par la ventilation doit être augmentée.

S'il existe des sources de génération de chaleur constante dans la pièce, la température de l'air fourni est réduite.

Les appareils électriques allumés génèrent environ 1 % de la chaleur d’une pièce. Si un ou plusieurs appareils doivent fonctionner en permanence, leur puissance thermique doit être prise en compte dans les calculs.

Pour une seule pièce, l'indicateur t_r peut s'avérer différent. Techniquement, il est possible de mettre en œuvre l'idée de fournir des températures différentes aux pièces individuelles, mais il est beaucoup plus facile de fournir de l'air de même température à toutes les pièces.

Dans ce cas, la température totale t_r prenez celui qui s'avère être le plus petit. Ensuite, la quantité d'air fourni est calculée à l'aide de la formule déterminant E_pas.

Ensuite, nous déterminons la formule de calcul du volume d'air entrant V_pas à sa température de chauffage t_r:

V_pas =E_pas/p_r

La réponse s'écrit en m³/h.

Cependant, le renouvellement d'air dans la pièce V_p sera différent de la valeur V_pas, puisqu'elle doit être déterminée en fonction de la température interne t_v:

V_pas =E_pas/p_v

Dans la formule pour déterminer V_p et V_pas indicateurs de densité de l'air p_r et P_v (kg/m³) sont calculés en tenant compte de la température de l'air chauffé t_r et température ambiante t_v.

Température ambiante de soufflage t_r doit être supérieur à t_v. Cela réduira la quantité d'air fourni et réduira la taille des canaux des systèmes à mouvement d'air naturel ou réduira les coûts d'électricité si une stimulation mécanique est utilisée pour faire circuler la masse d'air chauffée.

Traditionnellement, la température maximale de l'air entrant dans la pièce lorsqu'il est fourni à une hauteur supérieure à 3,5 m doit être de 70 °C. Si l'air est fourni à une hauteur inférieure à 3,5 m, alors sa température est généralement égale à 45°C.

Pour les locaux d'habitation d'une hauteur de 2,5 m, la température limite autorisée est de 60 °C. Lorsque la température augmente, l’atmosphère perd ses propriétés et devient impropre à l’inhalation.

Si des rideaux aérothermiques sont situés au niveau des portes extérieures et des ouvertures donnant sur l'extérieur, la température de l'air entrant peut être de 70 °C, pour les rideaux situés dans les portes extérieures jusqu'à 50 °C.

La température fournie est influencée par les modes d'alimentation en air, la direction du jet (vertical, incliné, horizontal, etc.). S'il y a toujours du monde dans la pièce, la température de l'air soufflé doit être réduite à 25 °C.

Après avoir effectué des calculs préliminaires, vous pouvez déterminer l'apport de chaleur requis pour chauffer l'air.

Pour les coûts de chauffage RSVO Q₁ sont calculés par l'expression :

Q₁ =E_pas × (t_r -t_v) × c

Pour le calcul du PSVO Q₂ produit selon la formule :

Q₂ =E_évent × (t_r -t_v) × c

Consommation de chaleur Q₃ pour FER est trouvé par l’équation :

Q₃ = [E_pas ×(t_r -t_v) + E_évent × (t_r -t_v)]×c

Dans les trois expressions :

• E_pas et E_évent — débit d'air en kg/s pour le chauffage (E_pas) et la ventilation (E_évent);
• t_n — température de l'air extérieur en °C.

Les autres caractéristiques des variables sont les mêmes.

En CHRSVO, la quantité d'air recyclé est déterminée par la formule :

E_rec =E_pas -E_évent

Variable E_pas exprime la quantité d'air mélangé chauffé à la température t_r.

Il existe une particularité du PSVO avec impulsion naturelle : la quantité d'air en mouvement change en fonction de la température extérieure. Si la température extérieure baisse, la pression du système augmente. Cela entraîne une augmentation du débit d’air dans la maison. Si la température augmente, le processus inverse se produit.

De plus, dans les refroidisseurs d’air, contrairement aux systèmes de ventilation, l’air se déplace avec une densité plus faible et variable par rapport à la densité de l’air entourant les conduits d’air.

En raison de ce phénomène, les processus suivants se produisent :

1. Provenant du générateur, l'air passant dans les conduits d'air est sensiblement refroidi lors du déplacement
2. Avec le mouvement naturel, la quantité d'air entrant dans la pièce change au cours de la saison de chauffage.

Les processus ci-dessus ne sont pas pris en compte si le système de circulation d'air utilise des ventilateurs pour faire circuler l'air ; il a également une longueur et une hauteur limitées.

Si le système comporte de nombreuses branches, est assez étendu et que le bâtiment est grand et haut, il est alors nécessaire de réduire le processus de refroidissement de l'air dans les conduits d'air, de réduire la redistribution de l'air entrant sous l'influence de la pression de circulation naturelle.

Lors du calcul de la puissance requise des systèmes de chauffage à air étendus et ramifiés, il est nécessaire de prendre en compte non seulement le processus naturel de refroidissement de la masse d'air lors de son déplacement dans le conduit d'air, mais également l'effet de la pression naturelle de la masse d'air lorsque passant par le conduit

Pour contrôler le processus de refroidissement de l'air, des calculs thermiques des conduits d'air sont effectués. Pour ce faire, vous devez régler la température initiale de l'air et clarifier son débit à l'aide de formules.

Pour calculer le flux thermique Q_oh à travers les parois du conduit d'air dont la longueur est l, utilisez la formule :

Q_oh =q₁ × l

Dans l'expression, la valeur q₁ désigne le flux de chaleur traversant les parois d'un conduit d'air de 1 m de long. Le paramètre est calculé par l'expression :

q₁ =k×S₁ ×(t_sr -t_v) = (t_sr -t_v)/D₁

Dans l'équation D₁ - résistance au transfert de chaleur de l'air chauffé avec une température moyenne t_sr à travers la zone S₁ parois d'un conduit d'air de 1 m de long dans une pièce à une température t_v.

L’équation du bilan thermique ressemble à ceci :

q₁l = E_pas × c × (t_ensuite -t_r)

Dans la formule :

• E_pas — la quantité d'air nécessaire pour chauffer la pièce, en kg/h ;
• c est la capacité thermique spécifique de l'air, kJ/(kg °C) ;
• t_nac — température de l'air au début du conduit d'air, °C ;
• t_r — température de l'air rejeté dans la pièce, °C.

L'équation du bilan thermique permet de régler la température initiale de l'air dans le conduit d'air à une température finale donnée et, à l'inverse, de connaître la température finale à une température initiale donnée, ainsi que de déterminer le débit d'air.

Température t_ensuite peut également être trouvé en utilisant la formule :

t_ensuite =t_v + ((Q + (1 - η) × Q_oh)) × (t_r -t_v)

Ici η fait partie de Q_oh, entrant dans la pièce, est pris égal à zéro dans les calculs. Les caractéristiques des autres variables ont été mentionnées ci-dessus.

La formule affinée de consommation d'air chaud ressemblera à ceci :

Eot = (Q + (1 - η) × Q_oh)/(c × (t_sr -t_v))

Toutes les valeurs des lettres dans l'expression ont été définies ci-dessus. Passons à un exemple de calcul du chauffage de l'air pour une maison spécifique.

Un exemple de calcul des déperditions de chaleur à la maison

La maison en question est située dans la ville de Kostroma, où la température extérieure pendant les cinq jours les plus froids atteint -31 degrés, la température du sol est de +5 °C. La température ambiante souhaitée est de +22 °C.

Nous considérerons une maison aux dimensions suivantes :

• largeur - 6,78 m;
• longueur - 8,04 m;
• hauteur - 2,8 m.

Les valeurs seront utilisées pour calculer l'aire des éléments englobants.

Pour les calculs, il est plus pratique de dessiner un plan de maison sur papier, en y indiquant la largeur, la longueur, la hauteur du bâtiment, l'emplacement des fenêtres et des portes, leurs dimensions.

Les murs du bâtiment sont constitués de :

• béton cellulaire d'épaisseur B=0,21 m, coefficient de conductivité thermique k=2,87 ;
• mousse plastique B=0,05 m, k=1,678 ;
• brique de parement B=0,09 m, k=2,26.

Lors de la détermination de k, vous devez utiliser les informations des tableaux, ou mieux encore, les informations d'une fiche technique, car la composition des matériaux de différents fabricants peut différer et, par conséquent, avoir des caractéristiques différentes.

Le béton armé a la conductivité thermique la plus élevée, les dalles de laine minérale ont la plus faible, elles sont donc utilisées le plus efficacement dans la construction de maisons chaudes

Le sol de la maison est constitué des couches suivantes :

• sable, B=0,10 m, k=0,58 ;
• pierre concassée, B=0,10 m, k=0,13 ;
• béton, B=0,20 m, k=1,1 ;
• isolation ecowool, B=0,20 m, k=0,043 ;
• chape armée, B=0,30 m k=0,93.

Dans le plan de maison ci-dessus, l'étage a la même structure sur toute la surface ; il n'y a pas de sous-sol.

Le plafond est composé de :

• laine minérale, B=0,10 m, k=0,05 ;
• plaque de plâtre, B=0,025 m, k= 0,21 ;
• panneaux de pin, B=0,05 m, k=0,35.

Le plafond n'a pas d'accès au grenier.

Il n'y a que 8 fenêtres dans la maison, toutes à double chambre avec verre K, argon, D = 0,6. Six fenêtres ont des dimensions de 1,2x1,5 m, une - 1,2x2 m, une - 0,3x0,5 m. Les portes ont des dimensions de 1x2,2 m, la valeur D selon le passeport est de 0,36.

Calcul des déperditions thermiques des murs

Nous calculerons les pertes de chaleur pour chaque mur séparément.

Tout d'abord, trouvons la zone du mur nord :

S_sev = 8.04 × 2.8 = 22.51

Il n'y a pas de portes ou d'ouvertures de fenêtres sur le mur, nous utiliserons donc cette valeur S dans les calculs.

Pour calculer les coûts thermiques de OK, orientés vers l'un des points cardinaux, il faut prendre en compte les coefficients de clarification

En fonction de la composition du mur, on retrouve sa résistance thermique totale égale à :

D_s.sten =D_go +D_p.n. +D_kr

Pour trouver D, nous utilisons la formule :

D = B/k

Ensuite, en remplaçant les valeurs d'origine, nous obtenons :

D_s.sten = 0.21/2.87 + 0.05/1.678 + 0.09/2.26 = 0.14

Pour les calculs, nous utilisons la formule :

Q_St = S × (t_v -t_n) × D × l

En considérant que le coefficient l pour le mur nord est de 1,1, on obtient :

Q_sev.st = 22.51 × (22 + 31) × 0.14 × 1.1 = 184

Dans le mur sud, il y a une fenêtre avec la zone :

S_ok3 = 0.5 × 0.3 = 0.15

Par conséquent, dans les calculs, il est nécessaire de soustraire la fenêtre S du S du mur sud afin d'obtenir les résultats les plus précis.

S_yuj.s = 22.51 — 0.15 = 22.36

Le paramètre l pour la direction sud est égal à 1. Alors :

Q_sev.st = 22.36 × (22 + 31) × 0.14 × 1 = 166

Pour les murs est et ouest, le coefficient d'éclaircissement est l=1,05, il suffit donc de calculer la surface OK sans tenir compte des fenêtres et portes S.

S_ok1 = 1.2 × 1.5 × 6 = 10.8

S_ok2 = 1.2 × 2 = 2.4

S_d = 1 × 2.2 = 2.2

S_zapper+vost = 2 × 6.78 × 2.8 — 2.2 — 2.4 — 10.8 = 22.56

Alors:

Q_zapper+vost = 22.56 × (22 + 31) × 0.14 × 1.05 = 176

Au final, le Q total des murs est égal à la somme des Q de tous les murs, soit :

Q_stène = 184 + 166 + 176 = 526

Au total, la chaleur s'échappe à travers les murs à hauteur de 526 W.

Perte de chaleur par les fenêtres et les portes

Le plan de la maison montre que les portes et les 7 fenêtres sont orientées est et ouest, donc paramètre l=1,05. La superficie totale des 7 fenêtres, compte tenu des calculs ci-dessus, est égale à :

S_ok = 10.8 + 2.4 = 13.2

Pour eux, Q, compte tenu du fait que D = 0,6, sera calculé comme suit :

Q_ok4 = 13.2 × (22 + 31) × 0.6 × 1.05 = 630

Calculons Q de la fenêtre sud (l=1).

Q_ok5 = 0.15 × (22 + 31) × 0.6 × 1 = 5

Pour les portes D=0,36, et S=2,2, l=1,05, alors :

Q_dv = 2.2 × (22 + 31) × 0.36 × 1.05 = 43

Résumons les pertes de chaleur qui en résultent et obtenons :

Q_ok+dv = 630 + 43 + 5 = 678

Ensuite, nous déterminons Q pour le plafond et le sol.

Calcul des pertes de chaleur du plafond et du sol

Pour plafond et sol l=1. Calculons leur aire.

S_pol =S_pot = 6.78 × 8.04 = 54.51

Compte tenu de la composition du sol, on détermine le D général.

D_pol = 0.10/0.58 + 0.10/0.13 + 0.2/1.1 + 0.2/0.043 + 0.3/0.93 =61

Alors les déperditions thermiques du sol, compte tenu du fait que la température de la terre est de +5, sont égales à :

Q_pol = 54.51 × (21 — 5) × 6.1 × 1 = 5320

Calculons le total D du plafond :

D_pot = 0.10/0.05 + 0.025/0.21 + 0.05/0.35 = 2.26

Alors Q du plafond sera égal à :

Q_pot = 54.51 × (22 + 31) × 2.26 = 6530

La perte totale de chaleur par l'OK sera égale à :

Q_ogr.k = 526 + 678 +6530 + 5320 = 13054

Au total, les déperditions thermiques de la maison seront égales à 13054 W soit près de 13 kW.

Calcul des pertes de chaleur et de ventilation

Le local est ventilé avec un taux de renouvellement d'air spécifique de 3 m³/h, l'entrée est équipée d'un auvent aérothermique, donc pour les calculs il suffit d'utiliser la formule :

Q_v = 0,28 × L_n ×p_v × c × (t_v -t_n)

Calculons la densité de l'air dans la pièce à une température donnée de +22 degrés :

p_v = 353/(272 + 22) = 1.2

Paramètre L_n égal au produit des consommations spécifiques par surface au sol, soit :

L_n = 3 × 54.51 = 163.53

La capacité thermique de l'air c est de 1,005 kJ/(kg× °C).

En prenant en compte toutes les informations, on retrouve Q ventilation :

Q_v = 0.28 × 163.53 × 1.2 × 1.005 × (22 + 31) = 3000

La consommation totale de chaleur pour la ventilation sera de 3 000 W ou 3 kW.

Gains de chaleur domestique

Le revenu du ménage est calculé à l'aide de la formule.

Q_t = 10 × S_pol

Autrement dit, en remplaçant les valeurs connues, nous obtenons :

Q_t = 54.51 × 10 = 545

Pour résumer, on voit que la déperdition thermique totale Q de la maison sera égale à :

Q = 13 054 + 3 000 – 545 = 15 509

Prenons Q = 16 000 W ou 16 kW comme valeur de fonctionnement.

Exemples de calculs pour SVO

Laissez la température de l'air soufflé (t_r) - 55 °C, température ambiante souhaitée (t_v) - 22 °C, perte de chaleur de la maison (Q) - 16 000 W.

Détermination de la quantité d'air pour RSVO

Pour déterminer la masse d'air fourni à la température t_r La formule utilisée est :

E_pas = Q/(c × (t_r -t_v)) 

En substituant les valeurs des paramètres dans la formule, nous obtenons :

E_pas = 16000/(1.005 × (55 — 22)) = 483

La quantité volumétrique d'air fourni est calculée par la formule :

V_pas =E_pas /p_r,

Où:

p_r = 353/(273 + t_r)

Tout d’abord, calculons la densité p :

p_r = 353/(273 + 55) = 1.07

Alors:

V_pas = 483/1.07 = 451.

L'échange d'air dans la pièce est déterminé par la formule :

Vp = E_pas /p_v

Déterminons la densité de l'air dans la pièce :

p_v = 353/(273 + 22) = 1.19

En substituant les valeurs dans la formule, on obtient :

V_p = 483/1.19 = 405

Ainsi, le renouvellement d'air dans la pièce est de 405 m³ par heure, et le volume d'air fourni doit être égal à 451 m3³ dans une heure.

Calcul de la quantité d'air pour CHRSVO

Pour calculer la quantité d'air pour le FER, nous prenons les informations obtenues de l'exemple précédent, ainsi que t_r = 55 °С, t_v = 22 °C ; Q=16 000 W.Quantité d'air nécessaire à la ventilation, E_évent=110 m³/h. Température extérieure estimée t_n=-31 °C.

Pour calculer le NER, nous utilisons la formule :

Q₃ = [E_pas ×(t_r -t_v) + E_évent ×p_v × (t_r -t_v)] ×c

En substituant les valeurs, on obtient :

Q₃ = [483 × (55 — 22) + 110 × 1.19 × (55 — 31)] × 1.005 = 27000

Le volume d'air recirculé sera de 405-110=296 m³ par heure. La consommation de chaleur supplémentaire est de 27 000-16 000 = 11 000 W.

Détermination de la température initiale de l'air

La résistance d'un conduit d'air mécanique est D=0,27 et est issue de ses caractéristiques techniques. La longueur du conduit d'air à l'extérieur de la pièce chauffée est l=15 m. On détermine que Q=16 kW, la température de l'air intérieur est de 22 degrés et la température requise pour chauffer la pièce est de 55 degrés.

Définissons E_pas selon les formules ci-dessus. On a:

E_pas = 10 × 3.6 × 1000/ (1.005 × (55 — 22)) = 1085

Valeur du flux thermique q₁ sera:

q₁ = (55 — 22)/0.27 = 122

La température initiale avec écart η = 0 sera :

t_ensuite = 22 + (16 × 1000 + 137 × 15) × (55 — 22)/ 1000 × 16 = 60

Précisons la température moyenne :

t_sr = 0.5 × (55 + 60) = 57.5

Alors:

Q_otkl = ((574 -22)/0.27) × 15 = 1972

Compte tenu des informations reçues, nous trouvons :

t_ensuite = 22 + (16 × 1000 + 1972) × (55 — 22)/(1000 × 16) = 59

Il s'ensuit que lorsque l'air se déplace, 4 degrés de chaleur sont perdus. Pour réduire les pertes de chaleur, il est nécessaire d’isoler les tuyaux. Nous vous recommandons également de lire notre autre article, qui décrit en détail le processus d'arrangement systèmes de chauffage à air.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vidéo informative sur le calcul des coûts énergétiques à l'aide du programme Ecxel :

Il est nécessaire de confier les calculs CBO à des professionnels, car seuls les spécialistes ont l'expérience, les connaissances pertinentes et prendront en compte toutes les nuances lors des calculs.

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