Berekening van het vermogen van verwarmingsketels voor een privéwoning

Het comfort van mensen die binnen blijven, vooral in het winterseizoen, hangt grotendeels af van de temperatuur van de omgevingslucht. Daarom staat onder de hulpprogramma's die zijn uitgerust in woongebouwen de verwarming op de eerste plaats. In stedelijke omstandigheden worden de problemen met het verwarmen van appartementen meestal op een centrale manier opgelost, maar in privéwoningen moeten hun eigenaren autonome verwarmingssystemen uitrusten, waarvan het belangrijkste element een ketel is. Het is van de technische en economische kenmerken van de laatste dat de algehele systeemprestaties afhangen.

Hoe het ketelvermogen te berekenen

Het vermogen van de verwarmingsketel is de belangrijkste indicator die de mogelijkheden kenmerkt die gepaard gaan met een optimale verwarming van kamers tijdens piekbelastingen. Het belangrijkste hier is om correct te berekenen hoeveel warmte nodig is om ze te verwarmen. Alleen in dit geval is het mogelijk om de juiste ketel te kiezen voor het verwarmen van een privéwoning op basis van capaciteit.

Om het vermogen van de ketel voor het huis te berekenen, worden verschillende methoden gebruikt, waarbij de oppervlakte of het volume van het verwarmde pand als basis wordt genomen. Meer recentelijk werd het vereiste vermogen van een verwarmingsketel bepaald met behulp van de zogenaamde huiscoëfficiënten die zijn ingesteld voor verschillende soorten huizen binnen (W / m2 M.):

• 130 ... 200 - huizen zonder thermische isolatie;
• 90 ... 110 - woningen met een gedeeltelijk geïsoleerde gevel;
• 50 ... 70 - huizen gebouwd met behulp van de technologieën van de 21e eeuw.

Door het oppervlak van het huis te vermenigvuldigen met de bijbehorende huiscoëfficiënt, verkrijgen we het vereiste vermogen van de verwarmingsketel.

Berekening van het ketelvermogen volgens de geometrische afmetingen van de kamer

Bereken voorlopig het vermogen van de ketel voor het verwarmen van een huis op basis van zijn oppervlakte. Gebruik de formule:

Wkot = S * Wud / 10waar:

• Wkot - ontwerpvermogen van de ketel, kW;
• S - totale oppervlakte van de verwarmde ruimte, m² M .;
• Wud - het specifieke vermogen van de ketel, die goed is voor elke 10 vierkante meter. verwarmde ruimte.

In het algemeen wordt aangenomen dat, afhankelijk van de regio waarin de kamer zich bevindt, het specifieke vermogen van de ketel (kW \ m. Sq.) Is:

• voor de zuidelijke regio's - 0,7 ... 0,9;
• voor gebieden van de middelste band - 1,0 ... 1,2;
• voor Moskou en de regio Moskou - 1,2 ... 1,5;
• voor de noordelijke regio's - 1,5 ... 2,0.

De bovenstaande formule voor het berekenen van een ketel voor het verwarmen van een huis per gebied wordt gebruikt in gevallen waarin de boiler alleen wordt gebruikt voor het verwarmen van kamers met een hoogte van niet meer dan 2,5 m.

Als wordt aangenomen dat in de ruimte een dubbelcircuitketel wordt geïnstalleerd, die naast verwarming ook voor warm water moet zorgen, moet het berekende ontwerpvermogen met 25% worden verhoogd.

Als de hoogte van de verwarmde kamers groter is dan 2,5 m, wordt het verkregen resultaat aangepast door het te vermenigvuldigen met de coëfficiënt Kv. Kv = N / 2,5, waarbij N de werkelijke hoogte van de kamer is, m.

In dit geval is de uiteindelijke formule als volgt: P = (S * Wud / 10) * Qu

Deze methode voor het berekenen van het benodigde vermogen dat de ketel moet hebben, is geschikt voor kleine gebouwen met een geïsoleerde zolder, de aanwezigheid van thermische isolatie van muren en ramen (dubbele beglazing), enz. In andere gevallen kan het resultaat van een benaderde berekening leiden tot dat de aangekochte ketel niet normaal zal kunnen werken. In dit geval draagt ​​overmatig of onvoldoende vermogen bij aan een aantal ongewenste problemen voor de gebruiker:

• vermindering van technische en economische indicatoren van de ketel;
• storing van automatiseringssystemen;
• snelle slijtage van onderdelen en accessoires;
• condensatie in de schoorsteen;
• verstopping van de schoorsteen door producten van onvolledige verbranding van brandstof, enz .;

Om nauwkeurigere resultaten te verkrijgen, moet rekening worden gehouden met de hoeveelheid werkelijk warmteverlies door individuele elementen van gebouwen (ramen, deuren, muren, enz.).

Verfijnde berekening van het ketelvermogen

De berekening van het verwarmingssysteem, inclusief een verwarmingsketel, moet voor elk object afzonderlijk worden uitgevoerd. Naast de geometrische afmetingen is het belangrijk om rekening te houden met een aantal van dergelijke parameters:

• de aanwezigheid van geforceerde ventilatie;
• klimaatzone;
• beschikbaarheid van warmwatervoorziening;
• de mate van isolatie van individuele elementen van het object;
• de aanwezigheid van een zolder en kelder, etc.

Over het algemeen is de formule voor een nauwkeurigere berekening van het ketelvermogen als volgt:

Wkot = Qt * Kzapwaar:

• Qt - warmteverlies van een object, kW.
• Kzap - veiligheidsfactor, waarvan de waarde wordt aanbevolen om de ontwerpcapaciteit van de faciliteit te vergroten. In de regel ligt de waarde in het bereik van 1,15 ... 1,20 (15-20%).

Het voorspelde warmteverlies wordt bepaald door de formules:

Qt = V * ΔT * Kp / 860, V = S * H; Waar:

• V - het volume van de kamer, m3;
• ΔT - het verschil tussen de externe en interne luchttemperatuur, ° C;
• Kr - dispersiecoëfficiënt, afhankelijk van de mate van thermische isolatie van het object.

De spreidingscoëfficiënt wordt geselecteerd op basis van het type gebouw en de mate van thermische isolatie.

• Objecten zonder thermische isolatie: hangars, houten kazernes, golfplatenconstructies, enz. - Кр = 3.0 ... 4.0.
• Gebouwen met een lage thermische isolatie: muren gemaakt van één baksteen, houten ramen, leisteen of ijzeren daken - Cr gelijk aan binnen 2,0 ... 2.9.
• Huizen met een gemiddelde mate van thermische isolatie: muren met twee bakstenen, een klein aantal ramen, een standaard dak, enz. - Cr is 1,0 ... 1,9.
• Moderne, goed geïsoleerde gebouwen: vloerverwarming, dubbele beglazing, enz. - Kr ligt in het bereik van 0,6 ... 0,9.

Om het voor consumenten gemakkelijker te maken om een ​​verwarmingsketel te vinden, plaatsen veel fabrikanten speciale rekenmachines op hun websites en websites van dealers. Met hun hulp, na de nodige informatie in de overeenkomstige velden te hebben ingevoerd, is het mogelijk om met grote waarschijnlijkheid te bepalen welk gebied bijvoorbeeld is ontworpen voor een 24 kW-ketel.

In de regel berekent een dergelijke rekenmachine volgens de volgende gegevens:

• de gemiddelde waarde van de buitentemperatuur in de koudste week van het winterseizoen;
• luchttemperatuur binnen de faciliteit;
• de aanwezigheid of afwezigheid van warmwatervoorziening;
• gegevens over de dikte van buitenmuren en plafonds;
• materialen waarvan plafonds en buitenmuren zijn gemaakt;
• plafondhoogte;
• geometrische afmetingen van alle buitenmuren;
• aantal vensters, hun afmetingen en gedetailleerde beschrijving;
• informatie over de aan- of afwezigheid van geforceerde ventilatie.

Na de gegevens te hebben verwerkt, zal de rekenmachine de klant het vereiste vermogen van de verwarmingsketel geven, evenals het type en merk van de eenheid die aan het verzoek voldoet. Een voorbeeld van het berekenen van de lijn van gasketels die zijn ontworpen om huizen van verschillende groottes te verwarmen, wordt gegeven in de tabel:

Opmerking bij kolom 11: Ns - atmosferische verwarmingsketel, A - vloerstaande ketel, Nd - wandketel met turbocompressor.

Volgens de bovenstaande methoden wordt de capaciteit van de gasketel berekend. Ze kunnen echter ook worden gebruikt om de vermogenskenmerken te berekenen van waterverwarmingseenheden die op andere soorten brandstof werken.

Boekhouding van warmteverlies

Om een ​​autonoom verwarmingssysteem te ontwikkelen, moet eerst worden nagegaan hoeveel warmte de straat binnenkomt tijdens de meest strenge vorst door de zogenaamde omhullende constructies. Deze omvatten muren, ramen, vloer en dak. Alleen door de hoeveelheid warmteverlies te bepalen, is het mogelijk om de selectie van een warmtebron met het juiste vermogen bij te wonen.Houd er rekening mee dat het warmteverlies door een gebouw in de winter niet alleen plaatsvindt door het bouwen van enveloppen. Een aanzienlijk deel van de opgewekte warmte (tot 30%) wordt besteed aan het verwarmen van de koude lucht die van de straat komt door natuurlijke ventilatie.

De totale hoeveelheid warmte die nodig is om de kamer te verwarmen, wordt bepaald door de formule:

Q = Qconst + Qstarwaar:

• Qconstru - de hoeveelheid warmte die verloren is gegaan door hetzelfde ontwerp, W;
• Qstar - de hoeveelheid warmte die wordt besteed aan het verwarmen van de lucht die van de straat komt, W.

Door de waarden te berekenen die verkregen zijn als resultaat van de berekeningen, wordt de totale warmtebelasting op het verwarmingssysteem van het hele gebouw bepaald.

Alle metingen worden uitgevoerd aan de buitenkant van het gebouw, zonder de hoeken vast te leggen. Anders zal de berekening van warmteverlies onnauwkeurig zijn.

Er zijn andere manieren om warmte te lekken in het pand, bijvoorbeeld door middel van een afzuigkap, open deuren en ramen, scheuren in constructies enz. De hoeveelheid warmteverlies om deze redenen is echter praktisch niet groter dan 5% van het totale warmteverlies en wordt daarom niet meegenomen in de berekeningen. .

Berekening van warmteverlies door het bouwen van enveloppen

De complexiteit van de berekening ligt in het feit dat het voor elke kamer afzonderlijk moet worden uitgevoerd, waarbij de staat van elk van zijn elementen grenzend aan de omgeving zorgvuldig moet worden geïnspecteerd, gemeten en geëvalueerd. Alleen in dit geval kunt u rekening houden met alle warmte die het huis verlaat.

Volgens de resultaten van de metingen wordt de oppervlakte S van elk element van de bouwschil bepaald, die vervolgens wordt ingevoegd in de basisformule voor het berekenen van de hoeveelheid verloren thermische energie:

Qconstructor = 1 / R * (Tv-Tn) * S * (1 + ββ), R = δ / λ; Waar:

• R - thermische weerstand van het constructiemateriaal, m. Sq. ° C / W;
• δ - warmtegeleidingsvermogen van het constructiemateriaal, W / m ° C);
• λ - dikte van het constructiemateriaal, m;
• S - de oppervlakte van de buitenomheining, m² M .;
• TV - binnenluchttemperatuur, ° C;
• T - de laagste luchttemperatuur in het winterseizoen, ° С;
• β - warmteverlies, dat afhankelijk is van de oriëntatie van het gebouw.

Als het ontwerp uit meerdere materialen bestaat, bijvoorbeeld een bakstenen muur met isolatie, wordt de thermische weerstandswaarde R voor elk van deze materialen afzonderlijk berekend en vervolgens opgeteld.

Warmteverliezen afhankelijk van de oriëntatie van het gebouw worden geselecteerd op basis van waar het omhullende element is georiënteerd:

• aan de noordkant - β = 0.1;
• in het westen of zuidoosten - β = 0,05;
• naar het zuiden en of het zuidwesten - β = 0.

Berekening van warmteverliezen door de elementen van de omhullende constructies wordt voor elke kamer in het gebouw uitgevoerd en vervolgens samengevat, verkrijgen ze het voorspelde totale warmteverlies erin. Daarna gaan ze verder met de berekening in de volgende kamer. Als resultaat van dit werk zal de eigenaar van het huis in staat zijn om manieren te identificeren voor maximale warmtelekkage en de oorzaken van hun optreden te elimineren.

Berekening van de warmte die wordt besteed aan het verwarmen van de ventilatielucht

De hoeveelheid warmte die wordt besteed aan het verwarmen van de ventilatielucht bereikt in sommige gevallen 30% van het totale warmte-energieverlies. Dit is een voldoende grote waarde die niet kan worden genegeerd. Om de hoeveelheid warmte te berekenen die zal moeten worden besteed aan het verwarmen van de toevoerlucht, wordt de formule gebruikt:

Qtrain = c * m * (Tv-Tn)waar:

• c - de warmtecapaciteit van het luchtmengsel, met een waarde van 0,28 W / kg ° C;
• m - massadebiet van lucht die vanaf de straat de kamer binnenkomt, kg.

De massale luchtstroom die van buiten de kamer binnenkomt, wordt bepaald door aan te nemen dat de lucht één keer per uur door het hele huis wordt bijgewerkt. In dit geval, door de volumes van alle kamers bij elkaar op te tellen, verkrijgen ze de volumestroom van lucht. Vervolgens wordt het volume met behulp van de waarde van de luchtdichtheid overgebracht naar de massa. Hier moet rekening worden gehouden met het feit dat de dichtheid van lucht afhankelijk is van de temperatuur.

Toevoerluchttemperatuur ºС	– 25	– 20	– 15	– 10	-5	0	+ 5	+ 10
Dichtheid, kg / m3	1,422	1,394	1,367	1,341	1,316	1,290	1,269	1,247

Vervang alle bekende waarden in de bovenstaande formule en bepaal de hoeveelheid warmte die nodig is voor het verwarmen van de toevoerlucht.

Veel voorkomende fouten

Berekening van een autonoom verwarmingssysteem is een complex proces dat bestaat uit verschillende onderling verbonden, gefaseerde procedures:

1. Berekening van warmteverlies van het object.
2. Bepaling van het temperatuurregime van individuele kamers en het gebouw als geheel.
3. Berekening van het vermogen van verwarmingsbatterijen.
4. Hydraulische berekening van het verwarmingssysteem.
5. Berekening van het vermogen van de verwarmingsketel.
6. Bepaling van het totale volume van het autonome verwarmingssysteem.

Thermische berekening van een verwarmingssysteem is geen theoretisch onderzoek, maar een nauwkeurig en onderbouwd resultaat, waarvan de praktische implementatie u in staat zal stellen om alle benodigde componenten correct te selecteren en een effectief verwarmingssysteem uit te rusten dat al vele jaren probleemloos functioneert.

De grootste fout die veel eigenaren van particuliere huizen hebben gemaakt, is het negeren van bepaalde fasen van de berekening. Ze zijn van mening dat het voldoende is om een ​​krachtigere ketel te kiezen om het probleem op te lossen, waarbij ze zich alleen richten op de gegevens van een geschatte berekening van de capaciteit per kameroppervlak. Een dergelijke aanpak is beladen met buitensporige bedrijfskosten en leidt er vaak toe dat de ketel continu zal werken, radiatorbatterijen warm zullen zijn en de kamer koud zal zijn. In dit geval is het noodzakelijk om terug te keren naar de oorspronkelijke staat en een volledige berekening van het verwarmingssysteem te maken. Pas daarna kunnen we beginnen met het wegwerken van de tekortkomingen die worden veroorzaakt door kritieke fouten in de berekeningen.