Der Komfort von Personen, die sich in Innenräumen aufhalten, insbesondere in der Wintersaison, hängt weitgehend von der Temperatur der Umgebungsluft ab. Daher steht bei den in Wohngebäuden ausgestatteten Versorgungsunternehmen das Heizsystem an erster Stelle. Unter städtischen Bedingungen werden die Probleme der Heizung von Wohnungen meist zentral gelöst, aber in privaten Gebäuden müssen ihre Eigentümer autonome Heizsysteme ausrüsten, deren Hauptelement ein Warmwasserkessel ist. Von den technischen und wirtschaftlichen Merkmalen des letzteren hängt die Gesamtsystemleistung ab.
Berechnung der Kesselleistung
Die Leistung des Heizkessels ist der Hauptindikator, der seine Fähigkeiten charakterisiert, die mit einer optimalen Erwärmung von Räumen während Spitzenlasten verbunden sind. Die Hauptsache hier ist, richtig zu berechnen, wie viel Wärme benötigt wird, um sie zu erwärmen. Nur in diesem Fall kann der richtige Heizkessel für die Beheizung eines Privathauses nach Leistung ausgewählt werden.
Zur Berechnung der Leistung des Kessels für das Haus werden verschiedene Methoden verwendet, bei denen die Fläche oder das Volumen der beheizten Räumlichkeiten zugrunde gelegt wird. In jüngerer Zeit wurde die erforderliche Leistung eines Heizkessels anhand der sogenannten Hauskoeffizienten ermittelt, die für verschiedene Haustypen innerhalb (W / sq. M.) festgelegt wurden:
- 130 ... 200 - Häuser ohne Wärmedämmung;
- 90 ... 110 - Häuser mit teilweise isolierter Fassade;
- 50 ... 70 - Häuser, die mit den Technologien des 21. Jahrhunderts gebaut wurden.
Multipliziert man die Fläche des Hauses mit dem entsprechenden Hauskoeffizienten, so erhält man die benötigte Leistung des Heizkessels.
Berechnung der Kesselleistung nach den geometrischen Abmessungen des Raumes
Berechnen Sie vorläufig die Leistung des Kessels zum Heizen eines Hauses anhand seiner Fläche. Verwenden Sie die Formel:
Wkot = S * Wud / 10wo:
- Wkot - Auslegungsleistung des Kessels, kW;
- S. - Gesamtfläche des beheizten Raumes, m²;
- Wud - die spezifische Leistung des Kessels, die alle 10 Quadratmeter ausmacht. beheizter Bereich.
Im allgemeinen Fall wird angenommen, dass je nach Region, in der sich der Raum befindet, die spezifische Leistung des Kessels (kW \ m²) beträgt:
- für die südlichen Regionen - 0,7 ... 0,9;
- für Bereiche des mittleren Bandes - 1,0 ... 1,2;
- für Moskau und die Region Moskau - 1,2 ... 1,5;
- für die nördlichen Regionen - 1,5 ... 2,0.
Die obige Formel zur Berechnung eines Kessels zum Heizen eines Hauses nach Fläche wird in Fällen verwendet, in denen das Warmwasserbereiter nur zum Heizen von Räumen mit einer Höhe von nicht mehr als 2,5 m verwendet wird.
Wenn davon ausgegangen wird, dass im Raum ein Zweikreis-Kessel installiert wird, der zusätzlich zur Heizung den Benutzer mit heißem Wasser versorgen soll, muss die berechnete Auslegungsleistung um 25% erhöht werden.
Wenn die Höhe der beheizten Räume 2,5 m überschreitet, wird das erhaltene Ergebnis durch Multiplikation mit dem Koeffizienten Kv angepasst. Kv = N / 2,5, wobei N die tatsächliche Höhe des Raumes ist, m.
In diesem Fall lautet die endgültige Formel wie folgt: P = (S * Wud / 10) * Qu
Diese Methode zur Berechnung der erforderlichen Leistung, die der Kessel haben sollte, eignet sich für kleine Gebäude mit einem isolierten Dachboden, dem Vorhandensein einer Wärmedämmung von Wänden und Fenstern (doppelt verglaste Fenster) usw. In anderen Fällen kann das Ergebnis einer ungefähren Berechnung dazu führen dass der gekaufte Kessel nicht normal arbeiten kann. In diesem Fall trägt eine übermäßige oder unzureichende Leistung zu einer Reihe unerwünschter Probleme für den Benutzer bei:
- Reduzierung der technischen und wirtschaftlichen Indikatoren des Kessels;
- Fehlfunktion von Automatisierungssystemen;
- schneller Verschleiß von Teilen und Zubehör;
- Kondensation im Schornstein;
- Verstopfung des Kamins durch Produkte unvollständiger Verbrennung von Brennstoff usw.;
Um genauere Ergebnisse zu erhalten, muss der tatsächliche Wärmeverlust durch einzelne Gebäudeelemente (Fenster, Türen, Wände usw.) berücksichtigt werden.
Verfeinerte Berechnung der Kesselleistung
Die Berechnung des Heizungssystems, zu dem auch ein Heizkessel gehört, muss für jedes Objekt einzeln durchgeführt werden. Zusätzlich zu den geometrischen Abmessungen ist es wichtig, eine Reihe solcher Parameter zu berücksichtigen:
- das Vorhandensein von Zwangsbelüftung;
- Klimazone;
- Verfügbarkeit der Warmwasserversorgung;
- den Isolationsgrad einzelner Elemente des Objekts;
- das Vorhandensein eines Dachbodens und Kellers usw.
Im Allgemeinen lautet die Formel für eine genauere Berechnung der Kesselleistung wie folgt:
Wkot = Qt * Kzapwo:
- Qt - Wärmeverlust eines Objekts, kW.
- Kzap - Sicherheitsfaktor, dessen Wert empfohlen wird, um die Auslegungskapazität der Anlage zu erhöhen. Sein Wert liegt in der Regel im Bereich von 1,15 ... 1,20 (15-20%).
Der vorhergesagte Wärmeverlust wird durch die folgenden Formeln bestimmt:
Qt = V · ΔT · Kp / 860, V = S · H.;; Wo:
- V. - das Raumvolumen m3;
- ΔT - die Differenz zwischen der Außen- und Innenlufttemperatur, ° C;
- Kr - Dispersionskoeffizient, abhängig vom Grad der Wärmedämmung des Objekts.
Der Dispersionskoeffizient wird basierend auf der Art des Gebäudes und dem Grad seiner Wärmedämmung ausgewählt.
- Objekte ohne Wärmedämmung: Hangars, Holzbaracken, Wellblechkonstruktionen usw. - Кр = 3.0 ... 4.0.
- Gebäude mit geringer Wärmedämmung: Wände aus einem Ziegelstein, Holzfenster, Schiefer- oder Eisendächer - Cr gleich 2,0 ... 2,9.
- Häuser mit einem durchschnittlichen Wärmedämmungsgrad: zwei Backsteinmauern, eine kleine Anzahl von Fenstern, ein Standarddach usw. - Cr beträgt 1,0 ... 1,9.
- Moderne, gut isolierte Gebäude: Fußbodenheizung, doppelt verglaste Fenster usw. - Kr liegt im Bereich von 0,6 ... 0,9.
Um den Verbrauchern das Auffinden eines Heizkessels zu erleichtern, platzieren viele Hersteller spezielle Taschenrechner auf ihren Websites und auf den Websites der Händler. Mit ihrer Hilfe kann durch Eingabe der erforderlichen Informationen in die entsprechenden Felder mit hoher Wahrscheinlichkeit bestimmt werden, welcher Bereich beispielsweise für einen 24-kW-Kessel ausgelegt ist.
Ein solcher Rechner berechnet in der Regel nach folgenden Angaben:
- der Durchschnittswert der Außentemperatur in der kältesten Woche der Wintersaison;
- Lufttemperatur in der Anlage;
- das Vorhandensein oder Fehlen einer Warmwasserversorgung;
- Daten zur Dicke von Außenwänden und -decken;
- Materialien, aus denen Decken und Außenwände bestehen;
- Deckenhöhe;
- geometrische Abmessungen aller Außenwände;
- Anzahl der Fenster, ihre Größe und detaillierte Beschreibung;
- Informationen über das Vorhandensein oder Fehlen einer Zwangsbelüftung.
Nach der Verarbeitung der Daten gibt der Rechner dem Kunden die erforderliche Leistung des Heizkessels und gibt auch den Typ und die Marke des Geräts an, das die Anforderung erfüllt. Ein Beispiel für die Berechnung der Reihe von Gaskesseln zum Heizen von Häusern unterschiedlicher Größe ist in der Tabelle aufgeführt:
Anmerkung zu Spalte 11: Ns - atmosphärischer Kessel, A - Standkessel, Nd - Wandkessel mit Turbolader.
Nach den obigen Methoden wird die Kapazität des Gaskessels berechnet. Sie können jedoch auch zur Berechnung der Leistungseigenschaften von Warmwasserbereitern verwendet werden, die mit anderen Kraftstoffarten betrieben werden.
Wärmeverlustabrechnung
Um ein autonomes Heizsystem zu entwickeln, muss zunächst herausgefunden werden, wie viel Wärme während der stärksten Fröste durch die sogenannten Gebäudehüllen auf die Straße gelangt. Dazu gehören Wände, Fenster, Boden und Dach. Nur durch Bestimmung des Wärmeverlusts kann auf die Auswahl einer Wärmequelle mit der entsprechenden Leistung geachtet werden.Es ist zu beachten, dass der Wärmeverlust eines Gebäudes in der Wintersaison nicht nur durch Gebäudehüllen erfolgt. Ein erheblicher Teil der erzeugten Wärme (bis zu 30%) wird für die Erwärmung der kalten Luft verwendet, die aufgrund der natürlichen Belüftung von der Straße kommt.
Die Gesamtwärmemenge, die zum Heizen des Raums benötigt wird, wird durch die Formel bestimmt:
Q = Qconst + Qstarwo:
- Qconstru - die Wärmemenge, die durch dieselbe Konstruktion verloren geht, W;
- Qstar - die Wärmemenge, die zum Erhitzen der von der Straße kommenden Luft aufgewendet wird, W.
Durch Summieren der aus den Berechnungen erhaltenen Werte wird die Gesamtwärmebelastung des Heizungssystems des gesamten Gebäudes ermittelt.
Alle Messungen werden an der Außenseite des Gebäudes durchgeführt, ohne dass die Ecken erfasst werden. Andernfalls ist die Berechnung des Wärmeverlusts ungenau.
Es gibt andere Möglichkeiten der Wärmeableitung in den Räumlichkeiten, beispielsweise durch eine Dunstabzugshaube, offene Türen und Fenster, Risse in Strukturen usw. Die aus diesen Gründen verlorene Wärmemenge übersteigt jedoch praktisch 5% des gesamten Wärmeverlusts nicht und wird daher bei den Berechnungen nicht berücksichtigt .
Berechnung des Wärmeverlustes durch Gebäudehüllen
Die Komplexität der Berechnung liegt in der Tatsache, dass sie für jeden Raum separat durchgeführt werden muss, wobei der Zustand jedes an die Umgebung angrenzenden Elements sorgfältig geprüft, gemessen und bewertet wird. Nur in diesem Fall können Sie die gesamte Wärme berücksichtigen, die das Haus verlässt.
Nach den Ergebnissen der Messungen wird die Fläche S jedes Elements der Gebäudehülle bestimmt, die dann in die Grundformel zur Berechnung der Menge an verlorener Wärmeenergie eingefügt wird:
Q-Konstruktor = 1 / R * (Tv-Tn) * S * (1 + Σβ), R = δ / λ; Wo:
- R. - Wärmewiderstand des Materials der Struktur, m. Sq. ° C / W;
- δ - Wärmeleitfähigkeit des Baumaterials, W / m ° C);
- λ - Dicke des Baumaterials, m;
- S. - die Fläche des Außenzauns, sq. M.;
- Fernseher - Raumlufttemperatur ° C;
- T. - die niedrigste Lufttemperatur in der Wintersaison, ° С;
- β - Wärmeverlust, der von der Ausrichtung des Gebäudes abhängt.
Wenn die Konstruktion aus mehreren Materialien besteht, beispielsweise einer Mauer mit Dämmung, wird der Wärmewiderstandswert R für jedes dieser Materialien separat berechnet und dann summiert.
Wärmeverluste werden abhängig von der Ausrichtung des Gebäudes basierend darauf ausgewählt, wo das umschließende Element ausgerichtet ist:
- zur Nordseite - β = 0,1;
- im Westen oder Südosten - β = 0,05;
- nach Süden und ob der Südwesten - β = 0.
Die Berechnung der Wärmeverluste durch die Elemente der Gebäudehülle wird für jeden Raum im Gebäude durchgeführt, und dann summieren sie sich, um den vorhergesagten Gesamtwärmeverlust darin zu erhalten. Danach fahren sie mit der Berechnung im nächsten Raum fort. Als Ergebnis dieser Arbeiten kann der Eigentümer des Hauses Wege für eine maximale Wärmeleckage identifizieren und die Ursachen für deren Auftreten beseitigen.
Berechnung der Wärme, die zum Erhitzen der Lüftungsluft aufgewendet wird
Die Wärmemenge, die zum Erhitzen der Lüftungsluft in einigen Fällen aufgewendet wird, erreicht 30% des gesamten Wärmeenergieverlusts. Dies ist ein ausreichend großer Wert, der nicht ignoriert werden kann. Um die Wärmemenge zu berechnen, die zum Erhitzen der Zuluft verwendet werden muss, wird die folgende Formel verwendet:
Qtrain = c * m * (Tv-Tn)wo:
- c - die Wärmekapazität des Luftgemisches, deren Wert 0,28 W / kg ° C beträgt;
- m - Luftmassenstrom, der von der Straße in den Raum gelangt, kg.
Der Luftmassenstrom, der von außen in den Raum gelangt, wird unter der Annahme bestimmt, dass die Luft im gesamten Haus einmal pro Stunde aktualisiert wird. In diesem Fall erhalten sie durch Addition der Volumina aller Räume den Luftvolumenstrom. Dann wird unter Verwendung des Wertes der Luftdichte sein Volumen auf die Masse übertragen. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Luftdichte von ihrer Temperatur abhängt.
| Zulufttemperatur ºС | – 25 | – 20 | – 15 | – 10 | -5 | 0 | + 5 | + 10 |
| Dichte, kg / m3 | 1,422 | 1,394 | 1,367 | 1,341 | 1,316 | 1,290 | 1,269 | 1,247 |
Ersetzen Sie durch Ersetzen aller bekannten Werte in der obigen Formel die zum Erhitzen der Zuluft erforderliche Wärmemenge.
Häufige Fehler
Die Berechnung eines autonomen Heizsystems ist ein komplexer Prozess, der aus mehreren miteinander verbundenen, schrittweisen Verfahren besteht:
- Berechnung des Wärmeverlustes des Objekts.
- Bestimmung des Temperaturregimes einzelner Räume und des gesamten Gebäudes.
- Berechnung der Leistung von Heizkörperbatterien.
- Hydraulische Berechnung des Heizungssystems.
- Berechnung der Leistung des Heizkessels.
- Bestimmung des Gesamtvolumens des autonomen Heizungssystems.
Die thermische Berechnung eines Heizungssystems ist keine theoretische Forschung, sondern ein genaues und fundiertes Ergebnis, dessen praktische Umsetzung es Ihnen ermöglicht, alle erforderlichen Komponenten korrekt auszuwählen und ein effektives Heizsystem auszurüsten, das seit vielen Jahren problemlos funktioniert.
Der Hauptfehler vieler Eigentümer von Privathäusern besteht darin, einige Phasen der Berechnung zu ignorieren. Sie glauben, dass es zur Lösung des Problems ausreicht, einen leistungsstärkeren Kessel zu wählen, der sich nur auf die Daten einer ungefähren Berechnung seiner Kapazität nach Raumfläche konzentriert. Ein solcher Ansatz gefährdet übermäßige Betriebskosten und führt häufig dazu, dass der Kessel kontinuierlich arbeitet, die Kühlerbatterien heiß und der Raum kalt ist. In diesem Fall ist es notwendig, in den ursprünglichen Zustand zurückzukehren und das Heizsystem vollständig zu berechnen. Erst danach können wir beginnen, die Mängel zu beseitigen, die durch kritische Fehler in den Berechnungen verursacht werden.
