Hoe het vermogen van een gasverwarmingsketel te berekenen: formules en rekenvoorbeeld
Voordat u een verwarmingssysteem ontwerpt of verwarmingsapparatuur installeert, is het belangrijk om een gasboiler te selecteren die de benodigde hoeveelheid warmte voor de kamer kan genereren. Daarom is het belangrijk om een apparaat met zo'n kracht te kiezen dat de prestaties zo hoog mogelijk zijn en de hulpbron lang is.
We zullen u vertellen hoe u het vermogen van een gasboiler met hoge nauwkeurigheid kunt berekenen en rekening houdend met bepaalde parameters. Het artikel dat we hebben gepresenteerd beschrijft in detail alle soorten warmteverliezen door openingen en bouwconstructies, en biedt formules om deze te berekenen. Een specifiek voorbeeld introduceert de kenmerken van berekeningen.
De inhoud van het artikel:
Typische fouten bij het kiezen van een ketel
Een juiste berekening van het vermogen van een gasboiler bespaart niet alleen op verbruiksartikelen, maar verhoogt ook de efficiëntie van het apparaat. Apparatuur waarvan de warmteafgifte de werkelijke warmtebehoefte overschrijdt, zal ineffectief werken wanneer het als onvoldoende krachtig apparaat de kamer niet goed kan verwarmen.
Er is moderne geautomatiseerde apparatuur die de gastoevoer onafhankelijk regelt, waardoor onnodige kosten worden geëlimineerd. Maar als een dergelijke ketel zijn werk tot het uiterste van zijn mogelijkheden uitvoert, wordt de levensduur ervan verkort.
Als gevolg hiervan neemt de efficiëntie van de apparatuur af, slijten onderdelen sneller en ontstaat er condensatie. Daarom is het nodig om het optimale vermogen te berekenen.
Er is een mening dat het vermogen van de ketel uitsluitend afhangt van de oppervlakte van de kamer, en voor elk huis zou de optimale berekening 100 W per 1 m² zijn. Daarom, om het ketelvermogen te selecteren, bijvoorbeeld voor een huis van 100 m². m, je hebt apparatuur nodig die 100*10=10.000 W of 10 kW genereert.
Dergelijke berekeningen zijn fundamenteel onjuist vanwege de komst van nieuwe afwerkingsmaterialen en verbeterde isolatiematerialen, die de noodzaak om krachtige apparatuur aan te schaffen verminderen.
Bereken het vermogen gas boiler verwarming kan op twee manieren worden gedaan: handmatig of met behulp van een speciaal Valtec-programma, dat is ontworpen voor professionele, uiterst nauwkeurige berekeningen.
Het benodigde vermogen van de apparatuur is rechtstreeks afhankelijk van het warmteverlies van de kamer. Zodra u het warmteverlies kent, kunt u het vermogen van een gasboiler of een ander verwarmingsapparaat berekenen.
Wat is warmteverlies in een ruimte?
Elke kamer heeft bepaalde warmteverliezen. Warmte komt uit muren, ramen, vloeren, deuren en plafonds, dus de taak van een gasboiler is om de hoeveelheid warmte die naar buiten komt te compenseren en voor een bepaalde temperatuur in de kamer te zorgen. Dit vereist een bepaald thermisch vermogen.
De volgende factoren beïnvloeden het warmteverlies in huis.
- Locatie van het huis. Elke stad heeft zijn eigen klimatologische kenmerken.Bij het berekenen van het warmteverlies moet rekening worden gehouden met de kritische negatieve temperatuurkarakteristiek van de regio, evenals met de gemiddelde temperatuur en duur van het stookseizoen (voor nauwkeurige berekeningen met behulp van het programma).
- De locatie van de muren ten opzichte van de hoofdrichtingen. Het is bekend dat de windroos zich aan de noordkant bevindt, dus het warmteverlies van een muur in dit gebied zal het grootst zijn. In de winter waait er met grote kracht koude wind vanuit de westelijke, noordelijke en oostelijke kant, waardoor het warmteverlies van deze muren groter zal zijn.
- Het gebied van de verwarmde kamer. De hoeveelheid warmte die verloren gaat, hangt af van de grootte van de kamer, het oppervlak van muren, plafonds, ramen en deuren.
- Thermische engineering van bouwconstructies. Elk materiaal heeft zijn eigen thermische weerstandscoëfficiënt en warmteoverdrachtscoëfficiënt: het vermogen om een bepaalde hoeveelheid warmte door zichzelf te laten gaan. Om ze te achterhalen, moet u tabelgegevens gebruiken en bepaalde formules toepassen. Informatie over de samenstelling van wanden, plafonds, vloeren en hun dikte vindt u in het technisch plan van de woningbouw.
- Raam- en deuropeningen. Grootte, aanpassing van de deur en ramen met dubbele beglazing. Hoe groter het oppervlak van raam- en deuropeningen, hoe hoger het warmteverlies. Het is belangrijk om bij het maken van berekeningen rekening te houden met de kenmerken van geïnstalleerde deuren en ramen met dubbele beglazing.
- Ventilatie boekhouding. Ventilatie is altijd aanwezig in de woning, ongeacht de aanwezigheid van een kunstmatige kap. De kamer wordt geventileerd door open ramen; er ontstaat luchtbeweging wanneer de toegangsdeuren worden gesloten en geopend, mensen bewegen zich van kamer naar kamer, waardoor warme lucht de kamer verlaat en circuleert.
Als u de bovenstaande parameters kent, kunt u niet alleen berekenen warmteverlies in huis en bepaal het vermogen van de ketel, maar identificeer ook plaatsen die extra isolatie nodig hebben.
Formules voor het berekenen van warmteverlies
Deze formules kunnen worden gebruikt om het warmteverlies niet alleen in een privéwoning, maar ook in een appartement te berekenen. Voordat u met de berekeningen begint, moet u een plattegrond tekenen, de locatie van de muren ten opzichte van de hoofdrichtingen noteren, ramen en deuropeningen aanwijzen en ook de afmetingen van elke muur, raam en deuropening berekenen.
Bij het berekenen van warmteverlies worden twee formules gebruikt: met behulp van de eerste wordt de waarde van de thermische weerstand van omhullende structuren bepaald en met behulp van de tweede wordt het warmteverlies bepaald.
Gebruik de uitdrukking om de thermische weerstand te bepalen:
R = B/K
Hier:
- R – de waarde van de thermische weerstand van omhullende constructies, gemeten in (m2*K)/W.
- K – thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van het materiaal waaruit de omhullende structuur is gemaakt, gemeten in W/(m*K).
- IN – dikte van het materiaal, vastgelegd in meters.
De thermische geleidbaarheidscoëfficiënt K is een parameter in tabelvorm, de dikte B is afkomstig uit het technische plan van het huis.
De basisformule voor het berekenen van warmteverlies wordt ook gebruikt:
Q = L × S × dT/R
In de uitdrukking:
- Q – warmteverlies, gemeten in W.
- S – gebied van omhullende structuren (muren, vloeren, plafonds).
- dT – het verschil tussen de gewenste binnen- en buitentemperatuur wordt gemeten en vastgelegd in C.
- R – waarde van de thermische weerstand van de constructie, m2•C/W, die wordt gevonden met behulp van de bovenstaande formule.
- L – coëfficiënt afhankelijk van de oriëntatie van de muren ten opzichte van de windstreken.
Als u de nodige informatie bij de hand heeft, kunt u handmatig het warmteverlies van een bepaald gebouw berekenen.
Voorbeeld van warmteverliesberekening
Laten we als voorbeeld het warmteverlies van een huis met de gegeven kenmerken berekenen.
Op basis van het plan is de breedte van de constructie 10 m, de lengte 12 m, de plafondhoogte 2,7 m, de muren zijn georiënteerd op het noorden, zuiden, oosten en westen. Er zijn 3 ramen ingebouwd in de westelijke muur, twee ervan hebben afmetingen van 1,5x1,7 m, één - 0,6x0,3 m.
In de zuidmuur zijn inbouwdeuren aangebracht met de afmetingen 1,3x2 m, tevens zit er een klein raam van 0,5x0,3 m. Aan de oostzijde bevinden zich twee ramen van 2,1x1,5 m en één van 1,5x1,7 m.
De muren bestaan uit drie lagen:
- wandbekleding met vezelplaat (isoplast) buiten en binnen - elk 1,2 cm, coëfficiënt - 0,05.
- glaswol gelegen tussen de wanden, de dikte is 10 cm en de coëfficiënt is 0,043.
De thermische weerstand van elke muur wordt afzonderlijk berekend, omdat Er wordt rekening gehouden met de locatie van de constructie ten opzichte van de windstreken, het aantal en de oppervlakte van de openingen. De resultaten van berekeningen aan de muren zijn samengevat.
De vloer is meerlaags, gemaakt met dezelfde technologie in de hele ruimte, en omvat:
- gesneden en tand-en-groefplaat, de dikte is 3,2 cm, de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt is 0,15.
- een laag droge spaanplaat-egalisatie met een dikte van 10 cm en een coëfficiënt van 0,15.
- isolatie – minerale wol van 5 cm dik, coëfficiënt 0,039.
Laten we aannemen dat de vloer geen luiken naar de kelder of soortgelijke openingen heeft die de verwarmingstechniek belemmeren. Daarom wordt de berekening gemaakt voor de oppervlakte van alle gebouwen met behulp van één enkele formule.
Plafonds zijn gemaakt van:
- houten panelen 4 cm met een coëfficiënt van 0,15.
- minerale wol is 15 cm, de coëfficiënt is 0,039.
- stoom- en waterdichtingslaag.
Stel dat het plafond ook geen toegang heeft tot de zolder boven de woon- of bijkeuken.
Het huis is gelegen in de regio Bryansk, in de stad Bryansk, waar de kritische negatieve temperatuur -26 graden is. Experimenteel is vastgesteld dat de temperatuur op aarde +8 graden is. Gewenste kamertemperatuur + 22 graden.
Berekening van warmteverliezen van muren
Om de totale thermische weerstand van een muur te vinden, moet u eerst de thermische weerstand van elke laag berekenen.
De glaswollaag heeft een dikte van 10 cm, deze waarde moet worden omgerekend naar meters, dat wil zeggen:
B = 10 × 0,01 = 0,1
We hebben de waarde B=0,1 gevonden. De thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van thermische isolatie is 0,043. We vervangen de gegevens in de thermische weerstandsformule en krijgen:
Rglas=0.1/0.043=2.32
Laten we met behulp van een soortgelijk voorbeeld de hittebestendigheid van de isopliet berekenen:
Risopl=0.012/0.05=0.24
De totale thermische weerstand van de muur zal gelijk zijn aan de som van de thermische weerstand van elke laag, aangezien we twee lagen vezelplaat hebben.
R=Rglas+2×Risopl=2.32+2×0.24=2.8
Door de totale thermische weerstand van de muur te bepalen, kunt u de warmteverliezen bepalen. Voor elke muur worden ze afzonderlijk berekend. Laten we Q berekenen voor de noordelijke muur.
Op basis van het plan heeft de noordelijke muur geen raamopeningen, de lengte is 10 m, de hoogte is 2,7 m. Vervolgens wordt het oppervlak van de muur S berekend met de formule:
Snoordelijke muur=10×2.7=27
Laten we de dT-parameter berekenen. Het is bekend dat de kritische omgevingstemperatuur voor Bryansk -26 graden is en de gewenste kamertemperatuur +22 graden. Dan
dT=22-(-26)=48
Voor de noordzijde wordt rekening gehouden met de bijkomende coëfficiënt L=1,1.
Nadat u voorlopige berekeningen heeft gemaakt, kunt u de formule gebruiken om het warmteverlies te berekenen:
Qnoordelijke muur=27×48×1,1/2,8=509 (W)
Laten we het warmteverlies voor de westelijke muur berekenen. Op basis van de gegevens zijn er 3 vensters ingebouwd, waarvan er twee afmetingen hebben van 1,5x1,7 m en één - 0,6x0,3 m. Laten we het gebied berekenen.
Sreservewanden1=12×2.7=32.4.
Het is noodzakelijk om het raamoppervlak uit te sluiten van de totale oppervlakte van de westelijke muur, omdat hun warmteverlies anders zal zijn. Om dit te doen, moet u het gebied berekenen.
Svenster1=1.5×1.7=2.55
Svenster2=0.6×0.4=0.24
Om het warmteverlies te berekenen, gebruiken we het oppervlak van de muur zonder rekening te houden met het oppervlak van de ramen, dat wil zeggen:
Sreserve muren=32.4-2.55×2-0.24=25.6
Voor de westzijde bedraagt de aanvullende coëfficiënt 1,05. We vervangen de verkregen gegevens in de basisformule voor het berekenen van warmteverlies.
Qreserve muren=25.6×1.05×48/2.8=461.
Voor de oostkant maken we soortgelijke berekeningen. Er zijn hier 3 ramen, één heeft afmetingen van 1,5x1,7 m, de andere twee – 2,1x1,5 m. We berekenen hun oppervlakte.
Svenster3=1.5×1.7=2.55
Svenster4=2.1×1.5=3.15
Het gebied van de oostelijke muur is:
Soostelijke muren1=12×2.7=32.4
Van het totale muuroppervlak trekken we de raamoppervlakwaarden af:
Soostelijke muren=32.4-2.55-2×3.15=23.55
De aanvullende coëfficiënt voor de oostelijke muur is -1,05. Op basis van de gegevens berekenen we de warmteverliezen van de oostelijke muur.
Qoostelijke muren=1.05×23.55×48/2.8=424
Op de zuidelijke muur bevindt zich een deur met parameters van 1,3x2 m en een raam van 0,5x0,3 m. We berekenen hun oppervlakte.
Svenster5=0.5×0.3=0.15
Sdeur=1.3×2=2.6
Het gebied van de zuidelijke muur zal gelijk zijn aan:
Szuidelijke muren1=10×2.7=27
We bepalen de oppervlakte van de muur zonder rekening te houden met ramen en deuren.
Szuidelijke muren=27-2.6-0.15=24.25
We berekenen het warmteverlies van de zuidmuur, rekening houdend met de coëfficiënt L=1.
Qzuidelijke muren=1×24.25×48/2.80=416
Nadat u het warmteverlies van elke muur hebt bepaald, kunt u hun totale warmteverlies vinden met behulp van de formule:
Qmuren=Vzuidelijke muren+Vraagoostelijke muren+Vraagreserve muren+Vraagnoordelijke muur
Als we de waarden vervangen, krijgen we:
Qmuren=509+461+424+416=1810 W
Het warmteverlies uit de wanden bedroeg hierdoor 1810 W per uur.
Berekening van thermische verliezen van ramen
Er zijn 7 ramen in het huis, drie daarvan hebben afmetingen van 1,5x1,7 m, twee - 2,1x1,5 m, één - 0,6x0,3 m en nog één - 0,5x0,3 m.
De ramen met een afmeting van 1,5×1,7 m zijn een tweekamer PVC-profiel met I-glas. Uit de technische documentatie kun je opmaken dat R=0,53 is. Ramen met afmetingen van 2,1x1,5 m, tweekamerig met argon en I-glas, hebben een thermische weerstand van R=0,75, ramen 0,6x0,3 m en 0,5x0,3 - R=0,53.
Het raamoppervlak is hierboven berekend.
Svenster1=1.5×1.7=2.55
Svenster2=0.6×0.4=0.24
Svenster3=2.1×1.5=3.15
Svenster4=0.5×0.3=0.15
Het is ook belangrijk om rekening te houden met de oriëntatie van vensters ten opzichte van de hoofdrichtingen.
Laten we de warmteverliezen van westelijke ramen berekenen, rekening houdend met de coëfficiënt L=1,05. Aan de zijkant bevinden zich 2 ramen met een afmeting van 1,5×1,7 m en één met een afmeting van 0,6×0,3 m.
Qvenster1=2.55×1.05×48/0.53=243
Qvenster2=0.24×1.05×48/0.53=23
In totaal zijn de totale verliezen van de westelijke ramen dat wel
Qramen vergrendelen=243×2+23=509
Aan de zuidkant bevindt zich een raam van 0,5×0,3, de R=0,53. Laten we het warmteverlies berekenen, rekening houdend met coëfficiënt 1.
Qzuidelijke ramen=0.15*48×1/0.53=14
Aan de oostzijde bevinden zich 2 ramen met de afmetingen 2,1×1,5 en één raam 1,5×1,7. Laten we de warmteverliezen berekenen, rekening houdend met de coëfficiënt L=1,05.
Qvenster1=2.55×1.05×48/0.53=243
Qvenster3=3.15×1.05×48/075=212
Laten we de warmteverliezen van de oostelijke ramen samenvatten.
Qoostelijke ramen=243+212×2=667.
Het totale warmteverlies van ramen is gelijk aan:
Qramen=Voostelijke ramen+Vraagzuidelijke ramen+Vraagramen vergrendelen=667+14+509=1190
In totaal komt er 1190 W aan thermische energie door de ramen naar buiten.
Bepaling van het warmteverlies van de deur
Het huis heeft één deur, deze is ingebouwd in de zuidelijke muur, heeft afmetingen van 1,3x2 m. Op basis van de paspoortgegevens is de thermische geleidbaarheid van het deurmateriaal 0,14, de dikte is 0,05 m. Dankzij deze indicatoren is de thermische geleidbaarheid weerstand van de deur kan worden berekend.
Rdeuren=0.05/0.14=0.36
Voor berekeningen moet je het gebied berekenen.
Sdeuren=1.3×2=2.6
Na het berekenen van de thermische weerstand en het oppervlak kan het warmteverlies worden bepaald. De deur bevindt zich aan de zuidzijde, daarom hanteren wij een extra factor 1.
Qdeuren=2.6×48×1/0.36=347.
In totaal komt er 347 W aan warmte door de deur naar buiten.
Berekening van de thermische weerstand van de vloer
Volgens de technische documentatie is de vloer meerlaags, identiek gemaakt over het hele gebied en heeft hij afmetingen van 10x12 m. Laten we het gebied berekenen.
Sgeslacht=10×12=210.
De vloer bestaat uit planken, spaanplaat en isolatie.
De thermische weerstand moet voor elke vloerlaag afzonderlijk worden berekend.
Rplanken=0.032/0.15=0.21
Rspaanplaat=0.01/0.15= 0.07
Risoleren=0.05/0.039=1.28
De totale thermische weerstand van de vloer bedraagt:
Rgeslacht=Rplanken+Rspaanplaat+Risoleren=0.21+0.07+1.28=1.56
Gezien het feit dat in de winter de temperatuur van de aarde op +8 graden blijft, zal het temperatuurverschil gelijk zijn aan:
dT=22-8=14
Met behulp van voorlopige berekeningen kunt u het warmteverlies van een huis via de vloer bepalen.
Bij het berekenen van vloerverwarmingsverliezen houden we rekening met de coëfficiënt L=1.
Qgeslacht=210×14×1/1.56=1885
Het totale warmteverlies via de vloer bedraagt 1885 W.
Berekening van warmteverlies door het plafond
Bij het berekenen van het warmteverlies van het plafond wordt rekening gehouden met een laag minerale wol en houten panelen. Stoom en waterdichting zijn niet betrokken bij het thermische isolatieproces, dus daar houden we geen rekening mee. Voor berekeningen moeten we de thermische weerstand van houten panelen en een laag minerale wol vinden. We gebruiken hun thermische geleidbaarheidscoëfficiënten en dikte.
Rdorps schild=0.04/0.15=0.27
Rmin.watten=0.05/0.039=1.28
De totale thermische weerstand zal gelijk zijn aan de som van Rdorps schild en Rmin.watten.
Rdaken=0.27+1.28=1.55
Het plafondoppervlak is hetzelfde als de vloer.
S plafond = 120
Vervolgens worden de warmteverliezen van het plafond berekend, rekening houdend met de coëfficiënt L=1.
Qplafond=120×1×48/1.55=3717
Er gaat in totaal 3717 W door het plafond.
Om het totale warmteverlies van een huis te bepalen, is het nodig om het warmteverlies van muren, ramen, deuren, plafond en vloer bij elkaar op te tellen.
Qover het algemeen=1810+1190+347+1885+3717=8949W
Om een huis met de gespecificeerde parameters te verwarmen, heb je een gasboiler nodig die een vermogen van 8949 W of ongeveer 10 kW ondersteunt.
Bepaling van het warmteverlies rekening houdend met infiltratie
Infiltratie is een natuurlijk proces van warmte-uitwisseling tussen de externe omgeving, dat optreedt wanneer mensen door het huis bewegen, bij het openen van toegangsdeuren en ramen.
Om warmteverlies te berekenen voor ventilatie je kunt de formule gebruiken:
Qinf=0,33×K×V×dT
In de uitdrukking:
- K - de berekende luchtwisselkoers, voor woonkamers is de coëfficiënt 0,3, voor verwarmde kamers - 0,8, voor de keuken en badkamer - 1.
- V - het volume van de kamer, berekend rekening houdend met de hoogte, lengte en breedte.
- dT - temperatuurverschil tussen de omgeving en het woongebouw.
Een soortgelijke formule kan worden gebruikt als er ventilatie in de kamer is geïnstalleerd.
De hoogte van de kamer is 2,7 m, de breedte is 10 m, de lengte is 12 m. Als u deze gegevens kent, kunt u het volume ervan vinden.
V=2,7×10×12=324
Het temperatuurverschil zal gelijk zijn
dT=48
We nemen 0,3 als coëfficiënt K. Dan
Qinf=0.33×0.3×324×48=1540
Q moet worden opgeteld bij de totaal berekende indicator Qinf. Eventueel
Qover het algemeen=1540+8949=10489.
In totaal zal, rekening houdend met infiltratie, het warmteverlies van het huis 10489 W of 10,49 kW bedragen.
Berekening van het ketelvermogen
Bij het berekenen van het ketelvermogen is het noodzakelijk om een veiligheidsfactor van 1,2 te hanteren. Dat wil zeggen, het vermogen zal gelijk zijn aan:
W = Q × k
Hier:
- Q - warmteverlies van het gebouw.
- k - veiligheidsfactor.
In ons voorbeeld vervangen we Q = 9237 W en berekenen het vereiste ketelvermogen.
W=10489×1,2=12587 W.
Rekening houdend met de veiligheidsfactor bedraagt het benodigde ketelvermogen om een huis te verwarmen 120 m32 gelijk aan ongeveer 13 kW.
Conclusies en nuttige video over het onderwerp
Video-instructie: hoe u het warmteverlies thuis en het ketelvermogen kunt berekenen met behulp van het Valtec-programma.
Door een competente berekening van het warmteverlies en het vermogen van een gasboiler met behulp van formules of softwaremethoden kunt u met hoge nauwkeurigheid de noodzakelijke apparatuurparameters bepalen, waardoor onredelijke brandstofkosten kunnen worden geëlimineerd.
Schrijf opmerkingen in het onderstaande blokformulier. Vertel ons hoe u de warmteverliezen hebt berekend voordat u verwarmingsapparatuur voor uw eigen datsja of landhuis aanschaft. Stel vragen, deel informatie en foto's over het onderwerp.
Hoe hebben mijn schoonvader en ik de ketel gekocht? We kwamen naar de winkel, de verkoper vroeg naar de oppervlakte van het huis en liet ons zien waar we uit moesten kiezen. Ik zei tegen mijn schoonvader: neem het met een reserve aan macht, maar hij heeft een strakke vuist en heeft er meteen bovenop gezeten.
En wat denk jij? De ketel blaast maximaal, gaat niet uit en het huis warmt niet op boven de 19-20ºC. Nu gaan we polystyreenschuim kopen en de muren isoleren. En dan spaart hij, ik sta op 10 mm, en hij zegt dat 5 mm genoeg is. En het dak ook - de wind waait. Warmteverlies heeft een grote impact, dat is een feit.
Bezuinigen op het verwarmen van je huis = klappertanden in de winter en nog meer uitgeven aan isolatie. Feit. Daarom moet u altijd een ketel nemen waarvan het vermogen op zijn minst iets hoger is dan verwacht door de ruimte in uw huis. Dan werkt het apparaat niet op de limiet van zijn mogelijkheden en worden warmteverliezen gecompenseerd. Hoewel het natuurlijk beter is om te proberen ze te minimaliseren om te besparen op de elektriciteitsrekening.