Beregning af varmesystem i et privat hjem: regler og eksempler på beregning

Opvarmning af et privat hus – en nødvendig del af et komfortabelt hjem. Enig i, at man bør gå til indretningen af varmekomplekset med omhu, da fejl kan blive dyre. Men har du aldrig foretaget lignende beregninger og ved du ikke, hvordan du gør det korrekt?

Vi hjælper dig – i vores artikel gennemgår vi i detaljer, hvordan man beregner varmesystemet i et privat hus for effektivt at kompensere for varmetab i vintermånederne.

Vi giver konkrete eksempler, suppleret med illustrative fotos og nyttige videotips samt aktuelle tabeller med indikatorer og koefficienter, der er nødvendige for beregningerne.

Varmetab i et privat hus

Bygningen mister varme på grund af temperaturforskellen mellem indendørs og udendørs luft. Varmetabet er større, jo større arealet af bygningens klimaskærm (vinduer, tag, vægge, fundament) er.

Også tab af termisk energi er relateret til materialerne i klimaskærmen og deres dimensioner. For eksempel er varmetabet i tynde vægge større end i tykke.

En effektiv varmeberegning for et privat hus skal nødvendigvis tage højde for de materialer, der er brugt til at bygge de omsluttende konstruktioner.

For eksempel, ved samme vægtykkelse leder træ og mursten varme med forskellig intensitet – varmetabet går langsommere gennem trækonstruktioner. Nogle materialer leder varmen bedre (metal, mursten, beton), andre dårligere (træ, mineraluld, polystyren).

Indendørsatmosfæren i en beboelsesbygning er indirekte forbundet med det udendøre luftmiljø. Vægge, vindues- og døråbninger, tag og fundament overfører om vinteren varme fra huset til ydersiden og tilfører kulde i stedet. De står for 70-90% af det samlede varmetab i en villa.

Vægge, tag, vinduer og døre – alt slipper varme ud om vinteren. Et termokamera vil tydeligt vise varmelækager.

Konstant lækage af termisk energi i løbet af fyringssæsonen sker også gennem ventilation og kloak.

Ved beregning af varmetab i private boliger tages disse data normalt ikke i betragtning. Men inklusion af varmetab gennem kloak- og ventilationssystemer i husets samlede varmeberegning er dog en korrekt beslutning.

En veldesignet isoleringssystem kan markant reducere varmelækager, der går gennem bygningskonstruktioner og dør-/vinduesåbninger.

Det er umuligt at udføre en beregning af et autonomt varmekredsløb til et sommerhus uden at vurdere varmetabet i dets omsluttende konstruktioner. Mere præcist, det vil ikke være muligt at bestemme varmekedlens effekt, der er tilstrækkelig til at opvarme villaen under de strengeste frost.

Analyse af det faktiske forbrug af termisk energi gennem væggene vil gøre det muligt at sammenligne omkostningerne til kedeludstyr og brændsel med omkostningerne til isolering af de omsluttende konstruktioner.

For jo mere energieffektivt et hus er, dvs. jo mindre termisk energi det mister i vintermånederne, jo lavere er udgifterne til indkøb af brændsel.

Til en korrekt beregning af varmesystemet kræves varmeledningsevnekoefficienten for almindelige byggematerialer.

Tabel over varmeledningsevnekoefficienter for forskellige byggematerialer, der hyppigst anvendes ved opførelse.

Beregning af varmetab gennem vægge

På eksemplet med en betinget to-etagers villa vil vi beregne varmetabet gennem dens vægkonstruktioner.

Basisdata:

• en firkantet "kasse" med facademure på 12 m bredde og 7 m højde;
• i væggene er der 16 åbninger, hver med et areal på 2,5 m²;
• materialet i facademurene – massiv keramisk mursten;
• vægtykkelse – 2 mursten.

Herefter beregner vi en gruppe indikatorer, som tilsammen udgør det samlede varmetab gennem væggene.

Indikator for varmeoverførselsmodstand

For at bestemme varmeoverførselsmodstanden for facadevæggen dividerer man vægmaterialets tykkelse med dets varmeledningsevnekoefficient.

For en række konstruktionsmaterialer er data for varmeledningsevnekoefficienten vist på billederne ovenfor og nedenfor.

Til præcise beregninger har man brug for varmeledningsevnekoefficienten for de varmeisoleringsmaterialer, der er angivet i tabellen og anvendes i byggeriet.

Vores betingede væg er bygget af keramisk massiv mursten, hvis varmeledningsevnekoefficient er 0,56 W/m·^oC. Dens tykkelse inklusive muring på cementmørtel er 0,51 m. Ved at dividere vægtykkelsen med murstenens varmeledningsevnekoefficient får vi væggens varmeoverførselsmodstand:

0,51 : 0,56 = 0,91 W/m^2×oC

Resultatet af divisionen afrundes til to decimaler, da der ikke er behov for mere præcise data for varmeoverførselsmodstand.

Areal af ydervægge

Da eksemplet er et kvadratisk byggeri, bestemmes vægarealet ved at multiplicere bredden med højden på en væg og derefter med antallet af ydervægge:

12 · 7 · 4 = 336 m²

Så vi kender arealet af facadevæggene. Men hvad med vindues- og døråbningerne, der tilsammen optager 40 m2 (2,5·16=40 m²) af facadevæggen - skal de medregnes?

Ja, hvordan beregner man korrekt autonom opvarmning i et træhus uden at tage hensyn til varmeoverførselsmodstanden fra vindues- og dørkonstruktioner?

Varmeledningsevnekoefficient for varmeisoleringsmaterialer, der anvendes til isolering af bærende vægge

Hvis det er nødvendigt at beregne varmetab for en stor bygning eller et varmt hus (energieffektivt) – ja, så vil medtagelse af varmeoverførselskoefficienter for vinduesrammer og yderdøre i beregningen være korrekt.

For lavhuse (IJS) opført med traditionelle materialer er det dog acceptabelt at se bort fra dør- og vinduesåbninger. Dvs. ikke trække deres areal fra facadevæggenes samlede areal.

Væggenes samlede varmetab

Vi finder varmetabet per kvadratmeter af væggen ved en temperaturforskel på én grad mellem luften inde og ude.

For at gøre dette dividerer vi enheden med væggens tidligere beregnede varmeoverførselsmodstand:

1 : 0,91 = 1,09 W/m²·^oC

Når man kender varmetabet per kvadratmeter af ydervæggenes omkreds, kan man bestemme varmetabet ved bestemte udendørstemperaturer.

For eksempel, hvis temperaturen i sommerhusets rum er +20 ^°C, og udenfor er -17 ^°C, vil temperaturforskellen være 20+17=37 ^°C. I en sådan situation vil det samlede varmetab fra væggene i vores betingede hus være:

0,91 · 336 · 37 = 11313 W,

Hvor: 0,91 – varmemodstand pr. kvadratmeter væg; 336 – areal af facademurene; 37 – temperaturforskel mellem rum- og udendørsatmosfære.

Varmeledningskoefficient for varmeisoleringsmaterialer, der anvendes til isolering af gulv/vægge, til tørt gulvafretning og udjævning af vægge

Vi omregner den opnåede varmetabsværdi til kilowatt-timer, de er mere bekvemme for forståelse og efterfølgende beregninger af varmesystemets effekt.

Varmetab fra vægge i kilowatt-timer

Først finder vi ud af, hvor meget varmeenergi der går gennem væggene på en time ved en temperaturforskel på 37 ^°C.

Vi minder om, at beregningen udføres for et hus med strukturelle egenskaber, der er valgt betinget til demonstrations- og eksempelberegninger:

11313 · 1 : 1000 = 11,313 kWh,

Hvor: 11313 – varmetabsværdien opnået tidligere; 1 – time; 1000 – antal watt i en kilowatt.

Varmeledningskoefficient for byggematerialer, der anvendes til isolering af vægge og lofter

For at beregne varmetabet pr. døgn ganges den opnåede værdi for varmetab pr. time med 24 timer:

11,313 · 24 = 271,512 kWh

For overskuelighedens skyld finder vi varmetabet over en hel fyringssæson:

7 · 30 · 271,512 = 57017,52 kWh,

Hvor: 7 – antal måneder i fyringssæsonen; 30 – antal dage i måneden; 271,512 – dagligt varmetab fra vægge.

Så de beregnede varmetab for huset med de ovenfor valgte egenskaber for de omsluttende konstruktioner vil være 57017,52 kWh over syv måneders fyringssæson.

Ventilationens indflydelse i et privat hus

Beregning af ventilationstab i fyringssæsonen som eksempel udfører vi for et betinget sommerhus i kvadratisk form, med en væg på 12 meters bredde og 7 meters højde.

Uden hensyntagen til møbler og indervægge vil det indre atmosfærevolumen i denne bygning være:

12 · 12 · 7 = 1008 m³

Ved lufttemperatur +20 ^°C (normal i fyringssæsonen) er dens densitet 1,2047 kg/m³, og den specifikke varmekapacitet er 1,005 kJ/(kg·^°C).

Beregn massen af atmosfæren i huset:

1008 · 1,2047 = 1214,34 kg,

Hvor: 1008 – volumen af husets atmosfære; 1,2047 – densitet af luft ved t +20 ^°C.

Tabel med værdier af varmeledningskoefficienter for materialer, der kan være nødvendige ved præcise beregninger

Antag en femdobling af luftskiftet i husets rum. Bemærk, at det præcise behov for tilført luftmængde af frisk luft afhænger af antallet af beboere i huset.

Ved en gennemsnitlig temperaturforskel mellem hus og gade i fyringssæsonen på 27 ^°C (20 ^°C indendørs, -7 ^°C udendørs) vil der i løbet af et døgn være behov for termisk energi til at opvarme den tilførte kolde luft:

5 · 27 · 1214,34 · 1,005 = 164755,58 kJ,

Hvor: 5 – antal luftskift i rummene; 27 – temperaturforskel mellem rum- og udendørsatmosfære; 1214,34 – lufttæthed ved t +20 ^°C; 1,005 – specifik varmekapacitet for luft.

Omregn kilojoule til kilowatt-timer ved at dividere værdien med antallet af kilojoule i én kilowatt-time (3600):

164755,58 : 3600 = 45,76 kWh

Efter at have fastslået omkostningerne til termisk energi til opvarmning af luften i huset ved en femdobling af luftskiftet gennem tilførselsventilation, kan man beregne "luft"-varmetabet over en syv måneders fyringssæson:

7 · 30 · 45,76 = 9609,6 kWh,

Hvor: 7 – antal "opvarmede" måneder; 30 – gennemsnitligt antal dage i en måned; 45,76 – daglige omkostninger til termisk energi til opvarmning af tilførselsluft.

Ventilations- (infiltrations-) energiomkostninger er uundgåelige, da luftudskiftning i husets rum er livsnødvendig.

Behovet for opvarmning af den skiftende luftatmosfære i huset skal beregnes, summeres med varmetab gennem klimaskærmen og tages i betragtning ved valg af varmekedel. Der er endnu en type termisk energiforbrug, den sidste – kloakvarmetab.

Energiforbrug til forberedelse af varmt brugsvand

Hvis der i de varme måneder kommer koldt vand fra hanen i huset, så er det i fyringssæsonen iskoldt, med en temperatur på højst +5 ^°C. Badning, opvask og vask er umulige uden opvarmning af vandet.

Vandet, der fyldes i toilettanken, kommer i kontakt med husets atmosfære gennem væggene og fjerner lidt varme. Hvad sker der med vandet, der opvarmes ved afbrænding af ikke-gratis brændstof og bruges til husholdningsformål? Det ledes ud i kloakken.

Dobbeltkredskedel med indirekte opvarmet vandvarmer, der bruges både til opvarmning af varmebærer og til levering af varmt vand til den dertil konstruerede kreds

Lad os se på et eksempel. En familie på tre personer, antager vi, bruger 17 m³ vand om måneden. 1000 kg/m³ – vandets densitet, og 4,183 kJ/kg·^°C – dets specifikke varmekapacitet.

Gennemsnitstemperaturen for opvarmning af vand til husholdningsformål, lad os sige +40 ^°C. Forskellen i gennemsnitstemperatur mellem det kolde vand, der kommer ind i huset (+5 ^°C) og det opvarmede vand i vandvarmeren (+30 ^°C) er derfor 25 ^°C.

Til beregning af varmetab fra kloakering beregner vi:

17 · 1000 · 25 · 4,183 = 1777775 kJ,

Hvor: 17 – månedligt vandforbrug; 1000 – vands massefylde; 25 – temperaturforskel mellem koldt og opvarmet vand; 4,183 – vands specifikke varmekapacitet;

For omregning af kilojoules til mere forståelige kilowatt-timer:

1777775 : 3600 = 493,82 kWh

Således, over en syv måneders fyringssæson, går der varmeenergi til kloakken i mængden:

493,82 · 7 = 3456,74 kWh

Forbruget af varmeenergi til opvarmning af vand til hygiejneformål er lille sammenlignet med varmetab gennem vægge og ventilation. Men det er også energiomkostninger, der belaster varmekedlen eller vandvarmeren og medfører brændstofforbrug.

Beregning af varmekedlens effekt

Kedlen i varmesystemet er beregnet til at kompensere for bygningens varmetab. Og også, i tilfælde af et tokredssystem eller når kedlen er udstyret med en indirekte vandvarmer, til opvarmning af vand til hygiejneformål.

Efter at have beregnet det daglige varmetab og forbruget af varmt vand 'til kloakken', kan man nøjagtigt bestemme den nødvendige kedeleffekt til et hus af en bestemt størrelse og med specifikke egenskaber for de omsluttende konstruktioner.

Enkredskedlen opvarmer kun varmebæreren til varmesystemet

For at bestemme varmekedlens effekt er det nødvendigt at beregne husets varmeenergiforbrug gennem facadevægge og til opvarmning af den udskiftede luftatmosfære i indvendige rum.

Der kræves data om varmetab i kilowatt-timer pr. døgn – i tilfældet med et referencehus, der er beregnet som eksempel, er dette:

271,512 + 45,76 = 317,272 kWh,

Hvor: 271,512 – dagligt varmetab gennem ydervægge; 45,76 – dagligt varmetab til opvarmning af indblæsningsluft.

Følgelig vil kedlens nødvendige varmeeffekt være:

317,272 : 24 (timer) = 13,22 kW

En sådan kedel vil imidlertid være under konstant høj belastning, hvilket reducerer dens levetid. Og på særligt frostklare dage vil kedlens beregnede effekt være utilstrækkelig, da varmetabet fra bygningen vil stige kraftigt ved en stor temperaturforskel mellem indendørs- og udendørsatmosfæren.

Derfor er det ikke en god idé at vælge en kedel baseret på en gennemsnitsberegning af varmeenergiforbruget – den kan måske ikke klare stærk frost.

Det vil være fornuftigt at øge den nødvendige effekt for kedeludstyret med 20%:

13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 kW

For at beregne den nødvendige effekt for kedlens anden kreds, som opvarmer vand til opvask, badning osv., skal man dividere det månedlige varmeforbrug af 'spildevands' varmetab med antallet af dage i måneden og med 24 timer:

493,82 : 30 : 24 = 0,68 kW

Ifølge beregningerne er den optimale kedeleffekt for eksempel-sommerhuset 15,86 kW til varmekredsen og 0,68 kW til varmtvandskredsen.

Valg af radiatorer

Traditionelt anbefales det at vælge effekten af en radiator ud fra det opvarmede rums areal, med en overvurdering på 15-20% for en sikkerheds skyld.

Lad os med et eksempel se, hvor korrekt metoden til valg af radiator '10 m2 areal – 1,2 kW' er.

Radiatorens termiske effekt afhænger af tilslutningsmetoden, hvilket skal tages i betragtning ved beregning af varmesystemet.

Startdata: et hjørnerum i stueetagen i et to-etagers enfamiliehus; ydervæg i to-lags keramisk murværk; rummets bredde 3 m, længde 4 m, loftshøjde 3 m.

Ifølge den forenklede udvælgelsesmetode foreslås det at beregne rummets areal, vi beregner:

3 (bredde) · 4 (længde) = 12 m²

Dvs. den nødvendige effekt for varmeradiatoren med 20% tillæg bliver 14,4 kW. Og lad os nu beregne varmeafgivelsesparametrene for radiatoren baseret på rummets varmetab.

Faktisk påvirker rummets areal varmetabet mindre end arealet af dets vægge, der vender mod ydersiden af bygningen (facadevægge).

Derfor vil vi beregne arealet af de 'udendørs' vægge i rummet:

3 (bredde) · 3 (højde) + 4 (længde) · 3 (højde) = 21 m²

Når vi kender arealet af vægge, der afgiver varme 'til udendørs', beregner vi varmetabet ved en temperaturforskel på 30^° (inde i huset +18 ^°C, udenfor -12 ^°C), og det direkte i kilowatt-timer:

0,91 · 21 · 30 : 1000 = 0,57 kW,

Hvor: 0,91 – varmeoverførselsmodstand for m2 af rummets vægge mod 'udendørs'; 21 – areal af 'udendørs' vægge; 30 – temperaturforskel mellem inde og ude i huset; 1000 – antal watt i en kilowatt.

Ifølge byggestandarder placeres varmeapparater på steder med maksimalt varmetab. F.eks. installeres radiatorer under vinduesåbninger, og varmepistoler – over indgangen til huset. I hjørnerum installeres radiatorer på blinde vægge, der er udsat for maksimal vindpåvirkning.

Det viser sig, at for at kompensere for varmetab gennem facadevæggene af denne konstruktion, ved en temperaturforskel på 30^° inde i huset og udenfor, er en varmeeffekt på 0,57 kWh tilstrækkelig. Øger vi den nødvendige effekt med 20, endda 30% – får vi 0,74 kWh.

Således kan de reelle varmebehov være betydeligt lavere end handelsformlen '1,2 kW pr. kvadratmeter gulvareal'.

Desuden vil korrekt beregning af de nødvendige varmeydelser fra radiatorer reducere mængden af varmebærer i varmesystemet, hvilket mindsker belastningen på kedlen og brændstofomkostningerne.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Hvor forsvinder varmen fra huset – svarene gives i en informativ video:

Videoen gennemgår metoden til beregning af husets varmetab gennem klimaskærmen. Når man kender varmetabet, kan man nøjagtigt beregne varmesystemets ydeevne:

Se en detaljeret video om principperne for valg af varmekedlens effektegenskaber nedenfor:

Varmeproduktionen bliver dyrere hvert år – brændstofpriserne stiger. Og der er konstant mangel på varme. Man kan ikke være ligeglad med husets energiomkostninger – det er fuldstændig ufordelagtigt.

På den ene side bliver hver ny fyringssæson dyrere og dyrere for boligejeren. På den anden side koster isolering af vægge, fundament og tag på et sommerhus gode penge. Men jo mindre varme der slipper ud af bygningen, desto billigere vil det være at opvarme den.

At bevare varmen i husets rum er varmesystemets primære opgave i vintermånederne. Valget af varmekedlens effekt afhænger af husets tilstand og kvaliteten af isoleringen af dets klimaskærm. Princippet 'kilowatt pr. 10 kvadratmeter gulvareal' fungerer i et sommerhus med gennemsnitlig stand af facader, tag og fundament.

Har du selv beregnet dit hjems varmesystem? Eller har du bemærket uoverensstemmelser i de beregninger, der er vist i artiklen? Del din praktiske erfaring eller mængden af teoretisk viden ved at efterlade en kommentar i boksen under denne artikel.