Wärmebelastung beim heizen und andere auslegungsparameter:

Das Thema dieses Artikels ist die Definition der Wärmebelastung beim Heizen und anderer Parameter, die für ein autonomes Heizungssystem berechnet werden müssen. Das Material konzentriert sich in erster Linie auf die Eigentümer von Privathäusern, weit entfernt von Heizgeräten und den einfachsten Formeln und Algorithmen.

Also geh

Redundanz und genaue Berechnung

Es ist von Anfang an notwendig, eine Subtilität der Berechnungen anzugeben: Absolut exakte Wärmeverluste durch Fußboden, Decke und Wände, die das Heizungssystem ausgleichen muss, lassen sich kaum berechnen. Sie können nur über ein gewisses Maß an Zuverlässigkeit der Schätzungen sprechen.

Der Grund ist, dass zu viele Faktoren den Wärmeverlust beeinflussen:

• Wärmebeständigkeit der Hauptwände und aller Schichten der Obermaterialien.
• Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Kältebrücken.
• Windrose und die Lage des Hauses im Gelände.
• Die Belüftungsarbeit (die wiederum wiederum von der Stärke und Richtung des Windes abhängt).
• Einstrahlungsgrad von Fenstern und Wänden.

Es gibt gute Neuigkeiten. Praktisch alle modernen Heizkessel und dezentralen Heizsysteme (Fußbodenheizung, Elektro- und Gaskonvektoren usw.) werden mit Thermostaten geliefert, die den Wärmeverbrauch in Abhängigkeit von der Raumtemperatur messen.

Praktisch bedeutet dies, dass die überschüssige Wärmeleistung nur den Heizmodus beeinflusst: Zum Beispiel werden 5 kWh Wärme nicht in einer Stunde Dauerbetrieb mit einer Leistung von 5 kW abgegeben, sondern in 50 Minuten Betrieb mit einer Leistung von 6 kW. Die nächsten 10 Minuten hält der Heizkessel oder ein anderes Heizgerät im Standby-Modus, ohne Strom oder Energie zu verbrauchen.

Deshalb: Bei der Berechnung der Wärmelast ist es unsere Aufgabe, den minimal zulässigen Wert zu ermitteln.

Die einzige Ausnahme von der allgemeinen Regel ist der Betrieb von klassischen Festbrennstoffkesseln und hängt mit der Tatsache zusammen, dass die Abnahme ihrer Heizleistung mit einem erheblichen Wirkungsgradabfall aufgrund einer unvollständigen Verbrennung von Brennstoff verbunden ist. Das Problem wird gelöst, indem ein Wärmespeicher im Kreislauf installiert und die Heizelemente mit Thermoköpfen gedrosselt werden.

Nach dem Anzünden arbeitet der Kessel mit voller Leistung und mit maximalem Wirkungsgrad bis zur vollständigen Verbrennung von Kohle oder Brennholz; dann wird der verbrauchte Wärmespeicher verbraucht, um die optimale Temperatur im Raum zu halten.

Die meisten anderen Parameter, die berechnet werden müssen, ermöglichen auch eine gewisse Redundanz. Allerdings dazu - in den relevanten Abschnitten des Artikels.

Liste der Parameter

Also, was sollten wir eigentlich beachten?

• Die Gesamtwärmebelastung der Heizung des Hauses. Sie entspricht der minimal erforderlichen Kesselleistung oder der Gesamtleistung der Geräte im dezentralen Heizungssystem.
• Der Bedarf an Wärme in einem separaten Raum.
• Die Anzahl der Abschnitte des Teilkühlers und die Größe des Registers entsprechen einem bestimmten Wert der Wärmeleistung.

Bitte beachten Sie: Bei vorgefertigten Heizgeräten (Konvektoren, Plattenradiatoren usw.) geben Hersteller normalerweise die Gesamtwärmeleistung in der Begleitdokumentation an.

• Der Durchmesser der Rohrleitung kann bei Erwärmung mit Wasser den erforderlichen Wärmefluss bereitstellen.
• Parameter der Umwälzpumpe, die das Kühlmittel im Kreislauf mit den angegebenen Parametern treibt.
• Die Größe des Ausgleichsbehälters soll die Wärmeausdehnung des Kühlmittels ausgleichen.

Gehen wir zu den Formeln.

Wärmelast

Einer der wichtigsten Einflussfaktoren auf deren Wert ist der Dämmungsgrad der Häuser. SNiP 23-02-2003, der den Wärmeschutz von Gebäuden reguliert, normalisiert diesen Faktor und leitet die empfohlenen Werte für den Wärmewiderstand der Mauern für jede Region des Landes ab.

Es werden zwei Möglichkeiten für Berechnungen gegeben: für Gebäude, die SNiP 23-02-2003 entsprechen, und für Häuser mit nicht genormtem Wärmewiderstand.

Normalisierter Wärmewiderstand

Anweisungen zur Berechnung der Heizleistung sehen in diesem Fall folgendermaßen aus:

• Als Basiswert werden 60 Watt pro 1 m3 Vollvolumen (einschließlich Wände) des Hauses zugrunde gelegt.
• Für jedes der Fenster werden zusätzlich 100 Watt Wärme hinzugefügt.. Für jede Tür, die zur Straße führt, 200 Watt.

• Ein zusätzlicher Faktor wird verwendet, um Verluste auszugleichen, die in kalten Regionen zunehmen.

Als Beispiel führen wir eine Berechnung für ein Haus aus, das 12 * 12 * 6 Meter misst, mit zwölf Fenstern und zwei Türen zu der Straße in Sewastopol (die Durchschnittstemperatur im Januar beträgt + 3 ° C).

1. Das erwärmte Volumen beträgt 12 * 12 * 6 = 864 Kubikmeter.
2. Die Grundwärmeleistung beträgt 864 * 60 = 51.840 Watt.
3. Fenster und Türen erhöhen es geringfügig: 51840+ (12 * 100) + (2 * 200) = 53440.
4. Das außergewöhnlich milde Klima aufgrund der Nähe zum Meer zwingt uns dazu, einen regionalen Koeffizienten von 0,7 zu ​​verwenden. 53440 * 0,7 = 37408 Watt. Es ist auf diesen Wert, und Sie können navigieren.

Unnormalisierter Wärmewiderstand

Was tun, wenn die Qualität der Hausisolierung deutlich besser oder schlechter ist als empfohlen? In diesem Fall können Sie zur Abschätzung der Wärmelast die Formel der Form Q = V * Dt * K / 860 verwenden.

Darin:

• Q - geschätzte Wärmeleistung in Kilowatt.
• V ist das erwärmte Volumen in Kubikmetern.
• Dt ist der Temperaturunterschied zwischen Straße und Haus. Normalerweise wird das Delta zwischen dem empfohlenen Wert für die interne Nutzung des Gebäudes (+18 - + 22 ° C) und der durchschnittlichen minimalen Straßentemperatur im kältesten Monat der letzten Jahre gemessen.

Lassen Sie uns klarstellen: Auf das absolute Minimum zu rechnen ist grundsätzlich korrekter; Dies bedeutet jedoch überhöhte Kosten für Kessel und Heizgeräte, deren volle Kapazität nur alle paar Jahre benötigt wird. Der Preis für eine geringfügige Unterschätzung der berechneten Parameter ist ein gewisser Temperaturabfall im Raum bei kaltem Wetter, der leicht durch das Einschalten zusätzlicher Heizungen kompensiert werden kann.

• K - Isolationskoeffizient, der der nachstehenden Tabelle entnommen werden kann. Zwischenwerte des Koeffizienten werden näherungsweise hergeleitet.

Wiederholen Sie die Berechnungen für unser Haus in Sewastopol und geben Sie an, dass die Wände 40 cm dicke Mauerwerkswände (poröses Sedimentgestein) ohne Außenverkleidung sind. Die Verglasung besteht aus Einzelglasfenstern.

1. Der Wärmeisolationskoeffizient wird mit 1,2 angenommen.
2. Wir haben das Volumen des Hauses früher berechnet; es entspricht 864 m3.
3. Wir werden die Innentemperatur gleich der empfohlenen SNiP für Regionen mit einem niedrigeren Temperaturspitzenwert von über -31 ° C bis +18 Grad annehmen. Informationen über das durchschnittliche Minimum werden freundlicherweise von der weltbekannten Internet-Enzyklopädie angefordert: Sie beträgt -0,4C.
4. Die Berechnung hat somit die Form Q = 864 * (18 - -0,4) * 1,2 / 860 = 22,2 kW.

Wie leicht zu sehen ist, ergab die Berechnung ein Ergebnis, das sich von dem ersten Algorithmus um das eineinhalbfache unterscheidet. Der Grund liegt zunächst darin, dass sich das von uns verwendete durchschnittliche Minimum deutlich vom absoluten Minimum (etwa -25 ° C) unterscheidet. Wird das Temperatur-Delta um genau eineinhalb Mal erhöht, erhöht sich der geschätzte Wärmebedarf des Gebäudes.

Gigacaloria

Bei der Berechnung der Menge an Wärmeenergie, die ein Gebäude oder ein Raum mit Kilowattstunden empfängt, wird ein anderer Wert verwendet - Gigakalorie. Sie entspricht der Wärmemenge, die erforderlich ist, um 1000 Tonnen Wasser bei 1 Grad und einem Druck von 1 Atmosphäre zu erwärmen.

Wie lässt sich die Wärmeleistung in Kilowatt Wärmeverbrauch neu berechnen? Es ist einfach: Eine Gigakalorie entspricht 1162,2 kW / h. Bei einer Spitzenwärmequellenleistung von 54 kW beträgt die maximale stündliche Heizlast 54 / 1162,2 = 0,046 Gcal * Stunde.

Es ist nützlich: Für jede Region des Landes regeln die lokalen Behörden den Wärmeverbrauch in Gigcaloria pro Quadratmeter Fläche während des Monats. Der Durchschnittswert in der Russischen Föderation beträgt 0,0342 Gcal / m2 pro Monat.

Zimmer

Wie berechnet man den Wärmebedarf für einen einzelnen Raum? Hier werden dieselben Berechnungsschemata verwendet wie für das gesamte Haus mit einer einzigen Änderung. Wenn ein beheizter Raum an einen Raum ohne eigene Heizeinrichtung angrenzt, wird er in die Berechnung einbezogen.

Wenn also ein Flur mit einer Größe von 1,2 * 4 * 3 Metern an einen Raum mit 4 * 5 * 3 Metern angrenzt, wird die Heizleistung der Heizung für ein Volumen von 4 * 5 * 3 + 1,2 * 4 * 3 = 60 + 14 berechnet. 4 = 74,4 m3.

Heizgeräte

Abschnittsheizkörper

Informationen zum Wärmefluss pro Abschnitt finden Sie im Allgemeinen immer auf der Website des Herstellers.

Wenn es unbekannt ist, können Sie sich auf die folgenden ungefähren Werte verlassen:

• Gusseisenabschnitt - 160 Watt.
• Bimetallabschnitt - 180 Watt.
• Aluminiumprofil - 200 Watt.

Wie immer gibt es eine Reihe von Feinheiten. Bei einer seitlichen Verbindung eines Kühlers mit 10 oder mehr Abschnitten ist die Temperaturänderung zwischen dem proximalen Ende des Liners und den Endabschnitten ziemlich signifikant.

Übrigens: Der Effekt wird zunichte gemacht, wenn der Liner diagonal oder von unten nach unten verbunden ist.

Darüber hinaus geben Hersteller von Heizgeräten normalerweise die Leistung für ein sehr spezifisches Temperaturdelta zwischen Kühler und Luft an, das 70 Grad entspricht. Die Abhängigkeit des Wärmeflusses von Dt ist linear: Wenn die Batterie um 35 Grad heißer als Luft ist, ist die Wärmeleistung der Batterie genau die Hälfte der angegebenen.

Wenn beispielsweise die Lufttemperatur im Raum + 20 ° C und die Temperatur des Kühlmittels + 55 ° C beträgt, beträgt die Leistung des Aluminiumprofils der Standardgröße 200 / (70/35) = 100 Watt. Um eine Leistung von 2 kW bereitzustellen, benötigen Sie 2000/100 = 20 Sektionen.

Register

In der Liste der Heizgeräte sind selbst erstellte Register hervorzuheben.

Hersteller können aus naheliegenden Gründen ihre Wärmekapazität nicht angeben; Es ist jedoch leicht, es selbst zu berechnen.

• Für den ersten Abschnitt des Registers (horizontales Rohr mit bekannten Abmessungen) ist die Leistung gleich dem Produkt aus Außendurchmesser und Länge in Metern, dem Temperaturdelta zwischen Kühlmittel und Luft in Grad und einem konstanten Koeffizienten von 36,5356.
• Für nachfolgende Abschnitte, die sich im Aufwärtsstrom von Warmluft befinden, wird ein zusätzlicher Faktor von 0,9 verwendet.

Lassen Sie uns ein anderes Beispiel analysieren: Wir berechnen den Wärmefluss für ein vierreihiges Register mit einem Abschnittsdurchmesser von 159 mm, einer Länge von 4 Metern und einer Temperatur von 60 Grad in einem Raum mit einer Innentemperatur von + 20 ° C.

1. Die Deltemperaturen betragen in unserem Fall 60-20 = 40 ° C.
2. Wir konvertieren den Rohrdurchmesser in Meter. 159 mm = 0,159 m.
3. Berechnen Sie die Wärmeleistung des ersten Abschnitts. Q = 0,159 · 4 · 40 · 36,5356 = 929,46 Watt.
4. Für jeden nachfolgenden Abschnitt beträgt die Leistung 929,46 * 0,9 = 836,5 Watt.
5. Die Gesamtleistung beträgt 929,46 + (836,5 * 3) = 3500 (gerundet) Watt.

Durchmesser der Rohrleitung

Wie lässt sich der Mindestwert des Innendurchmessers der Rohrfüllung oder des Liners zum Heizgerät ermitteln? Wir werden nicht in die Wildnis klettern und die Tabelle mit den fertigen Ergebnissen für die Differenz zwischen Vor- und Rücklauf von 20 Grad verwenden. Dieser Wert ist typisch für autonome Systeme.

Die maximale Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels sollte 1,5 m / s nicht überschreiten, um Geräusche zu vermeiden. häufiger werden sie von einer Geschwindigkeit von 1 m / s gesteuert.

Bei einem 20-kW-Kessel beträgt der Mindestinnendurchmesser der Füllung bei einer Flussrate von 0,8 m / s 20 mm.

Bitte beachten Sie: Der Innendurchmesser befindet sich in der Nähe der Fernbedienung (bedingter Durchgang) des Stahlrohrs. Kunststoff- und Metallkunststoffrohre sind normalerweise mit einem Außendurchmesser gekennzeichnet, der 6-10 mm größer ist als der Innendurchmesser. So hat ein Polypropylenrohr mit einer Größe von 26 mm einen Innendurchmesser von 20 mm.

Umwälzpumpe

Zwei Parameter der Pumpe sind für uns wichtig: die Förderhöhe und die Leistung. In einem Privathaus beträgt der Mindestdruck für die billigsten Pumpen bei jeder angemessenen Länge des Kreislaufs 2 Meter (0,2 kgf / cm2): Dieser Differenzwert zirkuliert das Heizungssystem von Mehrfamilienhäusern.

Die erforderliche Leistung wird mit der Formel G = Q / (1,163 * Dt) berechnet.

Darin:

• G - Produktivität (m3 / Stunde).
• Q ist die Leistung der Schaltung, in der die Pumpe installiert ist (KW).
• Dt ist die Temperaturdifferenz zwischen der Direkt- und der Rücklaufleitung in Grad (in einem autonomen System ist der Wert von Dt = 20 ° C typisch).

Bei einem Stromkreis mit einer Wärmelast von 20 Kilowatt und einem Standardtemperatur-Delta beträgt die Auslegungskapazität 20 / (1,163 * 20) = 0,86 m3 / Stunde.

Ausdehnungsgefäß

Einer der Parameter, die für ein autonomes System berechnet werden müssen, ist das Volumen des Ausdehnungsgefäßes.

Die genaue Berechnung basiert auf einer recht langen Reihe von Parametern:

• Temperatur und Art des Kühlmittels. Der Ausdehnungskoeffizient hängt nicht nur vom Erhitzungsgrad der Batterien ab, sondern auch davon, womit sie gefüllt sind: Wasser-Glykol-Gemische dehnen sich stärker aus.
• Maximaler Arbeitsdruck im System.
• Der Ladedruck des Tanks hängt wiederum vom hydrostatischen Druck des Kreislaufs ab (Höhe des oberen Punktes des Kreislaufs über dem Ausgleichsbehälter).

Es gibt jedoch eine Nuance, die es ermöglicht, die Berechnung stark zu vereinfachen. Wenn eine Unterschätzung des Tankvolumens bestenfalls zu einer ständigen Betätigung des Sicherheitsventils und im schlimmsten Fall zur Zerstörung des Kreislaufs führt, kann sein übermäßiges Volumen nichts schädigen.

Aus diesem Grund wird üblicherweise ein Tank mit einem Hubraum von 1/10 der gesamten Kühlmittelmenge im System verwendet.

Tipp: Um das Volumen des Kreislaufs herauszufinden, reicht es aus, ihn mit Wasser zu füllen und in eine Messschüssel abzulassen.

Fazit

Wir hoffen, dass die obigen Berechnungsschemata das Leben des Lesers vereinfachen und ihn von vielen Problemen befreien. Wie üblich bietet das dem Artikel beigefügte Video zusätzliche Informationen.

Erfolge!