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 lucht om hen heen. Daarom neemt het verwarmingssysteem onder de technische communicatie, uitgerust in woongebouwen, de eerste plaats in. In stedelijke omstandigheden worden problemen met het verwarmen van appartementen meestal gecentraliseerd opgelost, maar in particuliere huizen moeten hun eigenaren autonome verwarmingssystemen uitrusten, waarvan het belangrijkste element een warmwaterboiler is. De efficiëntie van het hele systeem hangt af van de technische en economische kenmerken van het laatste.

Hoe het vermogen van de ketel te berekenen?

Het vermogen van een verwarmingsketel is de belangrijkste indicator die de mogelijkheden karakteriseert in verband met optimale verwarming van gebouwen 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 in termen van vermogen.

Om het vermogen van een ketel voor een huis te berekenen, worden verschillende methoden gebruikt, waarbij het oppervlak of het volume van verwarmde kamers als basis wordt genomen. Meer recentelijk is het benodigde vermogen van een verwarmingsketel bepaald met behulp van de zogenaamde huiscoëfficiënten die zijn vastgesteld voor verschillende typen huizen binnen (W/m2):

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

Door de oppervlakte van het huis te vermenigvuldigen met de bijbehorende huiscoëfficiënt, hebben we het vereiste vermogen van de verwarmingsketel verkregen.

Berekening van het ketelvermogen volgens de geometrische afmetingen van de kamer

Het vermogen van de ketel voor het verwarmen van een huis kun je grofweg berekenen aan de hand van de oppervlakte. In dit geval wordt de formule gebruikt:

Wcat = S * Wud / 10waar:

• Wcat - nominaal vermogen van de ketel, kW;
• S - de totale oppervlakte van de verwarmde ruimte, m²;
• Hout - specifiek vermogen van de ketel, die valt op elke 10 m² M. verwarmde ruimte.

In het algemene geval wordt aangenomen dat, afhankelijk van de regio waarin de kamer zich bevindt, de waarde van het specifieke vermogen van de ketel is (kW \ sq. M.):

• voor de zuidelijke regio's - 0,7 ... 0,9;
• voor gebieden van de middelste rijstrook - 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 waterverwarmingseenheid alleen wordt gebruikt voor het verwarmen van kamers met een hoogte van niet meer dan 2,5 m.

Als wordt aangenomen dat er een dubbelcircuitketel in de kamer wordt geïnstalleerd, die naast verwarming de gebruikers van warm water moet voorzien, moet het berekende verkregen vermogen met 25% worden verhoogd.

Als de hoogte van het verwarmde pand groter is dan 2,5 m, wordt het verkregen resultaat gecorrigeerd 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 ziet de uiteindelijke formule er als volgt uit: P = (S * Wsp / 10) * Kv

Deze methode om het benodigde vermogen te berekenen dat een verwarmingsketel 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 dat wordt verkregen als resultaat van een geschatte berekening ertoe leiden dat de gekochte ketel niet normaal kan werken. Tegelijkertijd draagt ​​​​overmatig of onvoldoende vermogen bij aan het verschijnen van een aantal ongewenste problemen voor de gebruiker:

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

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

Bijgewerkte berekening van ketelcapaciteit

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, enz.

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

Wcat = Qt * Kzapwaar:

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

De voorspelde warmteverliezen worden bepaald door de formules:

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

• V - het volume van de kamer, kubieke meter;
• T - verschil tussen buiten- en binnenluchttemperatuur, ° С;
• Cr - dissipatiecoëfficiënt, afhankelijk van de mate van thermische isolatie van het object.

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

• Objecten zonder thermische isolatie: hangars, houten kazernes, golfplaten constructies, enz. - Cr = 3,0 ... 4,0.
• Gebouwen met een laag niveau van thermische isolatie: muren in één baksteen, houten ramen, leien of ijzeren dak - Kr is gelijk in het bereik van 2,0 ... 2,9.
• Huizen met een gemiddelde mate van thermische isolatie: muren van twee bakstenen, een klein aantal ramen, een standaard dak, enz. - Cr is 1,0 ... 1,9.
• Moderne, goed geïsoleerde gebouwen: vloerverwarming, dubbele beglazing, enz. - Cr ligt in het bereik van 0,6 ... 0,9.

Om het voor de consument gemakkelijker te maken een verwarmingsketel te vinden, plaatsen veel fabrikanten speciale rekenmachines op hun websites en dealerwebsites. Met hun hulp, door de nodige informatie in de juiste velden in te voeren, is het mogelijk om met een hoge mate van waarschijnlijkheid te bepalen voor welk gebied, bijvoorbeeld, een 24 kW-ketel is ontworpen.

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 in het object;
• de aan- of afwezigheid van warmwatervoorziening;
• gegevens over de dikte van buitenmuren en vloeren;
• materialen waaruit vloeren en buitenmuren zijn gemaakt;
• plafondhoogte;
• geometrische afmetingen van alle buitenmuren;
• het aantal ramen, hun afmetingen en een gedetailleerde beschrijving;
• informatie over de aan- of afwezigheid van geforceerde ventilatie.

Na verwerking van de verkregen gegevens, geeft de rekenmachine de klant het benodigde vermogen van de verwarmingsketel en geeft hij ook het type en merk aan van de unit die aan het verzoek voldoet. Een voorbeeld van het berekenen van een reeks gasboilers die is ontworpen om huizen van verschillende groottes te verwarmen, wordt weergegeven in de tabel:

Opmerking voor kolom 11: Нс - gemonteerde atmosferische ketel, А - staande ketel, Нд - wandgemonteerde turboketel.

Volgens de bovenstaande methoden wordt het vermogen van de gasboiler berekend. Ze kunnen echter ook worden gebruikt om de vermogenskenmerken te berekenen van waterverwarmingstoestellen die op andere soorten brandstof werken.

Warmteverlies boekhouding

Bij het starten van de ontwikkeling van een autonoom verwarmingssysteem is het allereerst noodzakelijk om te achterhalen hoeveel warmte er tijdens de meest strenge vorst de straat op gaat via de zogenaamde omhullende constructies. Deze omvatten muren, ramen, vloer en dak. Alleen door de hoeveelheid warmteverlies te bepalen, zal het mogelijk zijn om de selectie van een warmtebron met het juiste vermogen te regelen. Houd er rekening mee dat het warmteverlies door het gebouw in het winterseizoen niet alleen plaatsvindt via de omsluitende constructies. Een aanzienlijk deel van de opgewekte warmte (tot 30%) wordt besteed aan het verwarmen van koude lucht afkomstig van de straat door natuurlijke ventilatie.

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

Q = Qconstruct + Qairwaar:

• Qconstruct - de hoeveelheid warmte die verloren gaat door een constructie van hetzelfde type, W;
• Qair - de hoeveelheid warmte die wordt verbruikt voor het verwarmen van de lucht afkomstig van de straat, W.

Door de waarden op te sommen die zijn verkregen als resultaat van berekeningen, bepalen ze de totale warmtebelasting op het verwarmingssysteem van het hele gebouw.

Alle metingen worden uitgevoerd aan de buitenkant van het gebouw, waarbij de hoeken feilloos worden vastgelegd. Anders is de berekening van het warmteverlies onnauwkeurig.

Er zijn andere manieren van warmtelekkage in kamers, bijvoorbeeld via een afzuigkap, open deuren en ramen, scheuren in constructies, enz. De hoeveelheid warmte die om deze redenen verloren gaat, bedraagt ​​echter praktisch niet meer dan 5% van het totale warmteverlies en wordt daarom niet meegenomen in de berekeningen. ...

Berekening van warmteverlies door omsluitende constructies

De complexiteit van de berekening ligt in het feit dat deze voor elke kamer afzonderlijk moet worden uitgevoerd, waarbij de toestand van elk van de elementen grenzend aan de omgeving zorgvuldig moet worden onderzocht, gemeten en beoordeeld. Alleen in dit geval is het mogelijk om rekening te houden met alle warmte die het huis verlaat.

Op basis van de resultaten van de metingen wordt het gebied S van elk element van de omsluitende structuren bepaald, dat vervolgens wordt ingevoegd in de basisformule voor het berekenen van de hoeveelheid verloren thermische energie:

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

• R - thermische weerstand van het bouwmateriaal, m² M. ° С / W;
• δ - thermische geleidbaarheid van het bouwmateriaal, W / m ° С);
• λ - dikte van het bouwmateriaal, m;
• S - het gebied van de buitenste omheining, m² M .;
• TV - binnenluchttemperatuur, ° С;
• Tn - de laagste luchttemperatuur in het winterseizoen, ° С;
• β - warmteverlies, afhankelijk van de oriëntatie van het gebouw.

Als de constructie uit meerdere materialen bestaat, bijvoorbeeld een bakstenen muur met isolatie, wordt de waarde van thermische weerstand 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 omsluitende element is georiënteerd:

• naar de noordkant - β = 0,1;
• naar het westen of zuidoosten - β = 0,05;
• naar het zuiden of zuidwesten - β = 0.

De berekening van warmteverliezen door de elementen van de omsluitende constructies wordt uitgevoerd voor elke kamer in het gebouw en vervolgens wordt de voorspelde waarde van de totale warmteverliezen daarin verkregen. Daarna gaan ze verder met de berekening in de volgende kamer. Als resultaat van de uitgevoerde werkzaamheden kan de huiseigenaar de manieren van maximale warmtelekkage identificeren en de oorzaken van hun optreden elimineren.

Berekening van de verbruikte warmte voor het verwarmen van ventilatielucht

De hoeveelheid warmte die wordt verbruikt voor het verwarmen van de ventilatielucht bedraagt ​​in sommige gevallen 30% van de totale warmte-energieverliezen. Dit is een waarde die groot genoeg is, wat onpraktisch is om te negeren. Om de hoeveelheid warmte te berekenen die moet worden besteed aan het verwarmen van de toevoerlucht, wordt de volgende formule gebruikt:

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

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

Het massadebiet van de lucht die van buitenaf de kamer binnenkomt, wordt bepaald door aan te nemen dat de lucht 1 keer per uur door het hele huis wordt ververst.In dit geval wordt door het optellen van de volumes van alle kamers de volumetrische waarde van de luchtstroom verkregen. Vervolgens wordt, met behulp van de waarde van de dichtheid van lucht, het volume ervan omgezet in massa. Hier moet u rekening houden met het feit dat de dichtheid van lucht afhangt van de temperatuur.

Door alle bekende waarden in de bovenstaande formule te vervangen, wordt de hoeveelheid warmte bepaald die nodig is om de toevoerlucht te verwarmen.

Veelgemaakte fouten

De berekening van een autonoom verwarmingssysteem is een complex proces dat bestaat uit verschillende onderling samenhangende, stapsgewijze procedures:

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

De thermische berekening van een verwarmingssysteem is geen theoretische studie, maar een nauwkeurig en redelijk 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 belangrijkste fout die veel eigenaren van particuliere huizen maken, is het negeren van sommige fasen van de berekening. Ze zijn van mening dat om het probleem op te lossen, het voldoende is om een ​​krachtigere ketel te kiezen, alleen gericht op de gegevens van een geschatte berekening van het vermogen over het oppervlak van de kamer. Deze aanpak dreigt met onnodige bedrijfskosten en leidt er vaak toe dat de ketel constant zal werken, de 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. Alleen dan kan men beginnen met het wegwerken van de tekortkomingen veroorzaakt door kritische fouten in de berekeningen.