Hausrenovierung
eeni2008
Schauen wir uns an, wie man den Wärmeverlust eines Hauses durch die Gebäudehülle berechnet. Die Berechnung erfolgt am Beispiel eines einstöckigen Wohnhauses. Mit dieser Berechnung lässt sich auch der Wärmeverlust eines einzelnen Raumes, eines ganzen Hauses oder einer einzelnen Wohnung berechnen.
Ein Beispiel für eine technische Spezifikation zur Berechnung des Wärmeverlusts Zunächst erstellen wir einen einfachen Hausplan mit Angabe der Grundstücksfläche, der Größe und Lage der Fenster usw Haustür
. Dies ist notwendig, um die Fläche des Hauses zu bestimmen, über die Wärmeverluste auftreten.
Formel zur Berechnung des Wärmeverlusts
Um den Wärmeverlust zu berechnen, verwenden wir die folgenden Formeln:R=B/ K
- - Dies ist eine Formel zur Berechnung des Wärmewiderstands der Gebäudehülle.
- R – Wärmewiderstand, (m2*K)/W;
- K – Wärmeleitfähigkeitskoeffizient des Materials, W/(m*K);
B - Materialstärke, m.Q =. SdT/ R
- - Dies ist die Formel zur Berechnung des Wärmeverlusts.
- Q - Wärmeverlust, W;
- S – Fläche der Gebäudehülle, m2; dT - Temperaturunterschied zwischen Innenraum
- und Straße, K;
R – Wert des Wärmewiderstands der Struktur, m2.K/W Um die Temperatur im Inneren des Hauses zu berechnen, nehmen wir +21..+23°C – dieser Modus ist für den Menschen am angenehmsten. Als Mindeststraßentemperatur zur Berechnung des Wärmeverlusts wurde ein Wert von -30 °C angenommen, da in Winterzeit
Der Gesamtwärmeverlust eines Hauses setzt sich aus dem Wärmeverlust aller umschließenden Strukturen zusammen. Daher berechnen wir mit diesen Formeln:
Nach der Berechnung haben wir folgende Daten erhalten:
- Q-Wände - 0,49 kWh,
- Q Decke- 0,49 kWh,
- Boden Q - 0,32 kWh,
- Q-Fenster - 0,38 kWh.
- Q-Eingangstür - 0,16 kWh.
Gesamt: Der gesamte Wärmeverlust durch die umschließenden Bauwerke betrug 1,84 kWh.
Um den Wärmeverlust zu bestimmen, müssen Sie Folgendes haben:
Grundrisse mit allem Gebäudeabmessungen;
Kopie aus dem Übersichtsplan mit der Bezeichnung der Himmelsrichtungen und der Windrose;
Der Zweck jedes Zimmers;
Geografische Lage des Gebäudes;
Entwürfe aller Außenzäune.
Alle Räume auf den Plänen zeigen:
Von links nach rechts nummeriert, Treppen werden unabhängig vom Stockwerk mit Buchstaben oder römischen Ziffern bezeichnet und gelten als ein Raum.
Wärmeverlust in Räumen durch umschließende Bauwerke, aufgerundet auf 10 W:
Q limit = (F/R o)(t in – t n B)(1 + ∑β)n = kF(t in – t n B)(1 - ∑β)n,(3.2)
Wo F, k, R o- Auslegungsfläche, Wärmeübergangskoeffizient, Wärmeübergangswiderstand der umschließenden Struktur, m 2, W/(m 2 o C), (m 2 o C)/W; t rein- geschätzte Raumlufttemperatur, o C; t n B- geschätzte Außenlufttemperatur (B) oder Lufttemperatur in einem kälteren Raum; N- Koeffizient unter Berücksichtigung der Lage der Außenfläche der umschließenden Bauwerke im Verhältnis zur Außenluft (Tabelle 2.4); β - zusätzliche Wärmeverluste in Bruchteilen der Hauptverluste.
Der Wärmeaustausch durch Zäune zwischen benachbarten beheizten Räumen wird berücksichtigt, wenn der Temperaturunterschied in diesen mehr als 3 °C beträgt.
Quadrate F, m2, Zäune (Außenwände (NS), Fenster (O), Türen (D), Laternen (F), Decke (Pt), Boden (P)) werden nach Plänen und Gebäudeabschnitten vermessen (Abb. 3.1). ).
1. Höhe der Wände des ersten Stockwerks: wenn der Boden auf dem Boden liegt, zwischen den Bodenniveaus des ersten und zweiten Stockwerks ( h 1); wenn der Boden auf Balken liegt – von der äußeren Ebene der Vorbereitung des Bodens auf Balken bis zum Bodenniveau des zweiten Stockwerks ( h 1 1); für einen unbeheizten Keller oder Untergrund – vom Niveau der Unterfläche des Bodenaufbaus des ersten Obergeschosses bis zum Niveau des fertigen Fußbodens des zweiten Obergeschosses ( Std. 1 11) und bei einstöckigen Gebäuden mit Dachgeschoss wird die Höhe vom Boden bis zur Oberkante der Dämmschicht des Bodens gemessen.
2. Die Höhe der Wände des Zwischengeschosses liegt zwischen den Niveaus der Fertigböden dieses und der darüber liegenden Geschosse ( h 2) und das Obergeschoss – von der Höhe des Reinbodens bis zur Oberseite der Dämmschicht Dachgeschoss (Std. 3) oder dachlose Überdachung.
3. Die Länge der Außenwände in Eckräumen – vom Rand der Außenecke bis zu den Achsen Innenwände (l 1 Und l 2l 3).
4. Die Länge der Innenwände – von den Innenflächen der Außenwände bis zu den Achsen der Innenwände ( m 1) oder zwischen den Achsen von Innenwänden (T).
5. Bereiche von Fenstern, Türen und Laternen – gem kleinste Größen Bauöffnungen im Licht ( A Und B).
6. Die Bereiche von Decken und Böden über Kellern und unterirdischen Räumen in Eckräumen – von der Innenfläche der Außenwände bis zu den Achsen gegenüberliegender Wände ( m 1 Und N) und in Nicht-Eck-Varianten - zwischen den Achsen der Innenwände ( T) und von der Innenfläche der Außenwand zur Achse der gegenüberliegenden Wand ( N).
Der Fehler der Längenmaße beträgt ±0,1 m, der Flächenfehler beträgt ±0,1 m2.
Reis. 3.1. Maßdiagramm für Wärmeübertragungszäune
Abbildung 3.2. Schema zur Bestimmung des Wärmeverlusts durch unter der Erdoberfläche vergrabene Böden und Wände
1 - erste Zone; 2 – zweite Zone; 3 – dritte Zone; 4 – vierte Zone (letzte).
Der Wärmeverlust durch die Böden wird durch 2 m breite Zonenstreifen parallel zu den Außenwänden bestimmt (Abb. 5.2).
Reduzierter Wärmeübergangswiderstand R n.p., m 2 K/W, Bereiche nicht isolierter Böden am Boden und Wände unter der Erdoberfläche, mit Wärmeleitfähigkeit λ > 1,2 W/(m o C): für die 1. Zone - 2,1; für Zone 2 - 4,3; für die 3. Zone - 8,6; für die 4. Zone (restliche Grundfläche) - 14.2.
Formel (3.2) zur Berechnung von Wärmeverlusten Q pl, W, durch den auf dem Boden befindlichen Boden, nimmt die Form an:
Q pl = (F 1 / R 1n.p +F 2 / R 2n.p +F 3 / R 3n.p +F 4 / R 4n.p)(t in – t n B)(1 + ∑β) n ,(3.3)
Wo F 1 - F 4- Fläche von 1 - 4 Zonenstreifen, m2; R 1, n.p. - R 4, n.p.- Wärmedurchgangswiderstand der Bodenzonen, m 2 K/W; N =1.
Wärmeübergangswiderstand von isolierten Böden am Boden und Wänden unter der Erdoberfläche (λ< 1,2 Вт/(м· о С)) R y .п, m 2 o C/W, auch für Zonen nach der Formel ermittelt
R u.p = R n.p +∑(δ u.s. /λ u.s.),(3.4)
Wo R k.A.- Wärmedurchgangswiderstand nicht isolierter Bodenzonen (Abb. 3.2), m 2 o C/W; Bruchsumme- die Summe der Wärmewiderstände der Isolierschichten, m 2 o C/W; δ у.с- Dicke der Isolierschicht, m.
Wärmeübergangswiderstand von Böden auf Balken R l, m 2 o C/W:
R l.p = 1,18 (R n.p +∑(δ u.s. /λ u.s.)),(3.5)
Die Dämmschichten sind eine Luftschicht und ein Dielenboden auf Balken.
Bei der Berechnung der Wärmeverluste werden Bodenflächen in den Ecken von Außenwänden (in der ersten Zwei-Meter-Zone) in Richtung der Wände zweimal in die Berechnung einbezogen.
Der Wärmeverlust durch den unterirdischen Teil der Außenwände und die Böden des beheizten Kellers wird ebenfalls in Zonen von 2 m Breite berechnet, gerechnet ab Bodenniveau (siehe Abb. 3.2). Dann werden die Böden (bei der Zonenzählung) als Fortsetzung des unterirdischen Teils der Außenwände betrachtet. Der Wärmedurchgangswiderstand wird auf die gleiche Weise wie bei nicht isolierten oder isolierten Böden bestimmt.
Zusätzlicher Wärmeverlust durch Zäune. In (3.2) der Term (1+∑β) berücksichtigt zusätzliche Wärmeverluste als Bruchteil der Hauptwärmeverluste:
1. Zur Orientierung in Bezug auf die Himmelsrichtungen. β äußere vertikale und geneigte (vertikale Projektion) Wände, Fenster und Türen.
Reis. 3.3. Zuschlag zum Hauptwärmeverlust abhängig von der Ausrichtung der Zäune in Bezug auf die Himmelsrichtungen
2. Zur Belüftung von Räumen mit zwei oder mehr Außenwänden. IN Standardprojekte durch Wände, Türen und Fenster mit Blick auf alle Länder der Welt β = 0,08 mit eins Außenwand und 0,13 für Eckzimmer und in allen Wohnräumen.
3. Bei der Auslegungstemperatur der Außenluft. Für unbeheizte Böden des ersten Obergeschosses über kalten Gebäudeuntergründen in Bereichen mit t n B minus 40°C und darunter - β = 0,05.
4. Um die strömende kalte Luft zu erwärmen. Für Außentüren, ohne Luft bzw Luftthermische Vorhänge, auf Gebäudehöhe N, M:
- β = 0,2N- für Dreifachtüren mit zwei Vorräumen dazwischen;
- β = 0,27 N - für Doppeltüren mit Vorraum dazwischen;
- β = 0,34 N - für Flügeltüren ohne Vorraum;
- β = 0,22 N - für Einzeltüren.
Für nicht ausgestattete Außentore β =3 ohne Vorraum und β = 1 - mit Vorraum am Tor. Für Sommer- und Notaußentüren und -tore β = 0.
Wärmeverluste durch die Gebäudehülle werden im Formular eingetragen (Tabelle 3.2).
Tabelle 3.2. Formular (Formular) zur Berechnung des Wärmeverlusts
Die Fläche der Wände wird bei der Berechnung mit der Fläche der Fenster gemessen, daher wird die Fläche der Fenster doppelt berücksichtigt, daher in Spalte 10 der Koeffizient k Fenster wird als Differenz zwischen den Werten für Fenster und Wände angenommen.
Die Berechnung des Wärmeverlusts erfolgt pro Raum, Stockwerk und Gebäude.
KAPITEL 3. WÄRMEBILANZ VON RÄUMEN UND WÄRMEVERBRAUCH ZUR BEHEIZUNG VON GEBÄUDEN
Auslegungsleistung von Heizsystemen
Die thermischen Bedingungen können konstant oder variabel sein.
Ständig - rund um die Uhr betreut in Wohn-, Industriegebäuden mit Dauerbetrieb, Kinder- und Krankenanstalten, Hotels, Sanatorien.
Variabel – in Industriegebäuden mit Ein- und Zweischichtbetrieb, Verwaltungs-, Gewerbe-, Bildungsgebäuden, Dienstleistungsunternehmen. Nutzen Sie außerhalb der Arbeitszeit die vorhandene Heizungsanlage, bzw Standby-Heizung - niedrige Temperatur.
Die Wärmebilanz wird in einem Formular zusammengefasst (Tabelle 3.1).
Tabelle 3.1. Wärmebilanzformular
Wenn der Wärmeverlust größer ist als die Wärmeabgabe, ist eine Heizung erforderlich.
Berechnet Wärmekraft Heizsysteme:
Q с,о = ∑Q Schweiß - ∑Q Post, (3.1)
Wenn in einem Industriegebäude ∑Q-Beitrag >∑Q Schweiß, dann ist eine Zuluftlüftung vorgesehen.
Wärmeverluste durch Gebäudehüllen
Um den Wärmeverlust zu bestimmen, müssen Sie Folgendes haben:
Grundrisse mit allen Gebäudemaßen;
Kopie aus dem Übersichtsplan mit der Bezeichnung der Himmelsrichtungen und der Windrose;
Der Zweck jedes Zimmers;
Geografische Lage des Gebäudes;
Entwürfe aller Außenzäune.
Alle Räume auf den Plänen zeigen:
Sie sind von links nach rechts nummeriert, Treppenhäuser werden unabhängig von der Etage mit Buchstaben oder römischen Ziffern bezeichnet und gelten als ein Raum.
Wärmeverlust in Räumen durch umschließende Bauwerke, aufgerundet auf 10 W:
Q limit = (F/R o)(t in – t n B)(1 + ∑β)n = kF(t in – t n B)(1 - ∑β)n,(3.2)
Wo F, k, R o- Auslegungsfläche, Wärmeübergangskoeffizient, Wärmeübergangswiderstand der umschließenden Struktur, m2, W/(m2 oC), (m2 oC)/W; t rein- geschätzte Raumlufttemperatur, o C; t n B- geschätzte Außenlufttemperatur (B) oder Lufttemperatur in einem kälteren Raum; N- Koeffizient unter Berücksichtigung der Lage der Außenfläche der umschließenden Bauwerke im Verhältnis zur Außenluft (Tabelle 2.4); β - zusätzliche Wärmeverluste in Bruchteilen der Hauptverluste.
Der Wärmeaustausch durch Zäune zwischen benachbarten beheizten Räumen wird berücksichtigt, wenn der Temperaturunterschied in diesen mehr als 3 °C beträgt.
Quadrate F, m2, Zäune (Außenwände (NS), Fenster (O), Türen (D), Laternen (F), Decke (Pt), Boden (P)) werden nach Plänen und Gebäudeabschnitten vermessen (Abb. 3.1). ).
1. Höhe der Wände des ersten Stockwerks: wenn der Boden auf dem Boden liegt, zwischen den Bodenniveaus des ersten und zweiten Stockwerks ( h 1); wenn der Boden auf Balken liegt – von der äußeren Ebene der Vorbereitung des Bodens auf Balken bis zum Bodenniveau des zweiten Stockwerks ( h 1 1); für einen unbeheizten Keller oder Untergrund – vom Niveau der Unterfläche des Bodenaufbaus des ersten Obergeschosses bis zum Niveau des fertigen Fußbodens des zweiten Obergeschosses ( Std. 1 11) und bei einstöckigen Gebäuden mit Dachgeschoss wird die Höhe vom Boden bis zur Oberkante der Dämmschicht des Bodens gemessen.
2. Die Höhe der Wände des Zwischengeschosses liegt zwischen den Niveaus der Fertigböden dieses und der darüber liegenden Geschosse ( h 2) und das Obergeschoss – von der Höhe des Fertigbodens bis zur Oberkante der Dämmschicht des Dachgeschosses ( Std. 3) oder dachlose Überdachung.
3. Die Länge der Außenwände in Eckräumen – von der Kante der Außenecke bis zu den Achsen der Innenwände ( l 1 Und l 2l 3).
4. Die Länge der Innenwände – von den Innenflächen der Außenwände bis zu den Achsen der Innenwände ( m 1) oder zwischen den Achsen von Innenwänden (T).
5. Bereiche von Fenstern, Türen und Laternen – entsprechend den kleinsten Abmessungen der Gebäudeöffnungen im Licht ( A Und B).
6. Die Bereiche von Decken und Böden über Kellern und unterirdischen Räumen in Eckräumen – von der Innenfläche der Außenwände bis zu den Achsen gegenüberliegender Wände ( m 1 Und N) und in Nicht-Eck-Varianten - zwischen den Achsen der Innenwände ( T) und von der Innenfläche der Außenwand zur Achse der gegenüberliegenden Wand ( N).
Der Fehler der Längenmaße beträgt ±0,1 m, der Flächenfehler beträgt ±0,1 m2.
Reis. 3.1. Maßdiagramm für Wärmeübertragungszäune
Abbildung 3.2. Schema zur Bestimmung des Wärmeverlusts durch unter der Erdoberfläche vergrabene Böden und Wände
1 - erste Zone; 2 – zweite Zone; 3 – dritte Zone; 4 – vierte Zone (letzte).
Der Wärmeverlust durch die Böden wird durch 2 m breite Zonenstreifen parallel zu den Außenwänden bestimmt (Abb. 5.2).
Reduzierter Wärmeübergangswiderstand R n.p., m 2 K/W, Bereiche nicht isolierter Böden am Boden und Wände unter der Erdoberfläche, mit Wärmeleitfähigkeit λ > 1,2 W/(m o C): für die 1. Zone - 2,1; für Zone 2 - 4,3; für die 3. Zone - 8,6; für die 4. Zone (restliche Grundfläche) - 14.2.
Formel (3.2) zur Berechnung von Wärmeverlusten Q pl, W, durch den auf dem Boden befindlichen Boden, nimmt die Form an:
Q pl = (F 1 / R 1n.p +F 2 / R 2n.p +F 3 / R 3n.p +F 4 / R 4n.p)(t in – t n B)(1 + ∑β) n ,(3.3)
Wo F 1 - F 4- Fläche von 1 - 4 Zonenstreifen, m2; R 1, n.p. - R 4, n.p.- Wärmedurchgangswiderstand der Bodenzonen, m 2 K/W; N =1.
Wärmeübergangswiderstand von isolierten Böden am Boden und Wänden unter der Erdoberfläche (λ< 1,2 Вт/(м· оС)) R y .п, m 2 o C/W, auch für Zonen nach der Formel ermittelt
R u.p = R n.p +∑(δ u.s. /λ u.s.),(3.4)
Wo R k.A.- Wärmedurchgangswiderstand nicht isolierter Bodenzonen (Abb. 3.2), m 2 o C/W; Bruchsumme- die Summe der Wärmewiderstände der Isolierschichten, m 2 o C/W; δ у.с- Dicke der Isolierschicht, m.
Wärmeübergangswiderstand von Böden auf Balken R l, m 2 o C/W:
R l.p = 1,18 (R n.p +∑(δ u.s. /λ u.s.)),(3.5)
Die Dämmschichten sind eine Luftschicht und ein Dielenboden auf Balken.
Bei der Berechnung der Wärmeverluste werden Bodenflächen in den Ecken von Außenwänden (in der ersten Zwei-Meter-Zone) in Richtung der Wände zweimal in die Berechnung einbezogen.
Der Wärmeverlust durch den unterirdischen Teil der Außenwände und die Böden des beheizten Kellers wird ebenfalls in Zonen von 2 m Breite berechnet, gerechnet ab Bodenniveau (siehe Abb. 3.2). Dann werden die Böden (bei der Zonenzählung) als Fortsetzung des unterirdischen Teils der Außenwände betrachtet. Der Wärmedurchgangswiderstand wird auf die gleiche Weise wie bei nicht isolierten oder isolierten Böden bestimmt.
Zusätzlicher Wärmeverlust durch Zäune. In (3.2) der Term (1+∑β) berücksichtigt zusätzliche Wärmeverluste als Bruchteil der Hauptwärmeverluste:
1. Zur Orientierung in Bezug auf die Himmelsrichtungen. β äußere vertikale und geneigte (vertikale Projektion) Wände, Fenster und Türen.
Reis. 3.3. Zuschlag zum Hauptwärmeverlust abhängig von der Ausrichtung der Zäune in Bezug auf die Himmelsrichtungen
2. Zur Belüftung von Räumen mit zwei oder mehr Außenwänden. Bei Standardprojekten durch Wände, Türen und Fenster mit Blick auf alle Länder der Welt β = 0,08 für eine Außenwand und 0,13 für Eckräume und in allen Wohnräumen.
3. Bei der Auslegungstemperatur der Außenluft. Für unbeheizte Böden des ersten Obergeschosses über kalten Gebäudeuntergründen in Bereichen mit t n B minus 40°C und darunter - β = 0,05.
4. Um die strömende kalte Luft zu erwärmen. Für Außentüren, ohne Luftschleier oder Luftwärmeschleier, auf Gebäudehöhe N, M:
- β = 0,2N- für Dreifachtüren mit zwei Vorräumen dazwischen;
- β = 0,27 N - für Doppeltüren mit Vorraum dazwischen;
- β = 0,34 N - für Flügeltüren ohne Vorraum;
- β = 0,22 N - für Einzeltüren.
Für nicht ausgestattete Außentore β =3 ohne Vorraum und β = 1 - mit Vorraum am Tor. Für Sommer- und Notaußentüren und -tore β = 0.
Wärmeverluste durch die Gebäudehülle werden im Formular eingetragen (Tabelle 3.2).
Tabelle 3.2. Formular (Formular) zur Berechnung des Wärmeverlusts
Die Fläche der Wände wird bei der Berechnung mit der Fläche der Fenster gemessen, daher wird die Fläche der Fenster doppelt berücksichtigt, daher in Spalte 10 der Koeffizient k Fenster wird als Differenz zwischen den Werten für Fenster und Wände angenommen.
Die Berechnung des Wärmeverlusts erfolgt pro Raum, Stockwerk und Gebäude.
STANDARDMETHODE ZUR BERECHNUNG DES WÄRMEVERLUSTES DURCH EINSCHLIEßENDE KONSTRUKTIONEN
Vorlesung 8. Ziel der Vorlesung: Berechnung von Haupt- und Zusatzwärmeverlusten durch verschiedene Umfassungskonstruktionen.
Geschätzte Wärmeverluste durch Zäune werden durch eine Formel bestimmt, die die Hauptwärmeverluste im stationären Modus und zusätzliche Wärmeverluste berücksichtigt, die in Bruchteilen einer Einheit aus den Hauptwärmeverlusten ermittelt werden:
Q limit = å(F i / R o i pr)(t p - t n) n i (1 + åb i), (6.1)
Wo R o i pr– verringerter Wärmeübergangswiderstand des Zauns unter Berücksichtigung der Heterogenität der Schichten in der Dicke der Wandstruktur (Hohlräume, Rippen, Verbindungen);
n ich– Koeffizient, der die tatsächliche Abnahme der berechneten Temperaturdifferenz berücksichtigt (t p - t n) für Zäune, die einen beheizten Raum von einem unbeheizten Raum (Keller, Dachboden usw.) trennen. Ermittelt nach SNiP „Construction Heat Engineering“;
b ich– Koeffizient unter Berücksichtigung zusätzlicher Wärmeverluste durch Zäune;
F i– Bereich des Zauns;
t p– Raumtemperatur, bei der Berechnung unter konvektiven Heizbedingungen wird diese herangezogen t p = t in, die in SNiP für einen Arbeitsbereich bis 4 m Höhe angegeben ist Produktionsgelände Höhe von mehr als 4 m aufgrund der Ungleichmäßigkeit der Temperatur entlang der Höhe wird Folgendes akzeptiert: Für den Boden und vertikale Zäune in einer Höhe von bis zu 4 m über dem Boden - die normalisierte Temperatur in Arbeitsbereich t r.z; für Wände und Fenster, die sich über 4 m über dem Boden befinden – die durchschnittliche Lufttemperatur auf Raumhöhe: t av = (t r.z + t c) / 2; für Beschichtungen und Oberlichter – Lufttemperatur im oberen Bereich t in.w.(bei Luftheizung 3 o C höher als die Temperatur im Arbeitsbereich); in anderen Fällen: t v.z = t r.z + D(h - 4);
t n = t n.5– Auslegungstemperatur der Außenluft zum Heizen.
Der Wärmeaustausch zwischen benachbarten Räumen wird nur berücksichtigt, wenn der Temperaturunterschied in diesen 3 Grad oder mehr beträgt.
6.1.1 Bestimmung der Temperatur in einem unbeheizten Raum
Typischerweise wird die Temperatur in unbeheizten Räumen nicht zur Bestimmung des Wärmeverlusts berechnet. (Der Wärmeverlust wird mit der obigen Formel (6.1) unter Berücksichtigung des Koeffizienten ermittelt N).
Bei Bedarf kann diese Temperatur aus der Wärmebilanzgleichung ermittelt werden:
Wärmeverlust von einem beheizten in einen unbeheizten Raum:
Q 1 =å(F 1 / R 1) (t in - t nx);
Wärmeverlust aus einem unbeheizten Raum:
Q 2 =å(F 2 / R 2) (t nx - t n);
Wo t nx– Temperatur eines unbeheizten Raumes (Vorraum, Keller, Dachboden, Laterne);
å R 1 , åF 1– Wärmeüund Fläche der Innenzäune (Wand, Tür);
å R 2 , åF 2– Wärmeüund Fläche von Außenzäunen (Außentüren, Wände, Decke, Boden).
6.1.2 Bestimmung der Designoberfläche des Zauns
Zaunbereich und lineare Abmessungen Zäune werden auf der Grundlage behördlicher Richtlinien berechnet, die es ermöglichen, bei Verwendung einfachster Formeln die Komplexität des Wärmeübertragungsprozesses in gewissem Maße zu berücksichtigen.
Das Diagramm zur Messung von Zäunen ist in Abbildung 6.1 dargestellt.
Der erste Schritt bei der Organisation der Heizung eines Privathauses ist die Berechnung des Wärmeverlusts. Der Zweck dieser Berechnung besteht darin, herauszufinden, wie viel Wärme während des stärksten Frosts in einem bestimmten Gebiet durch Wände, Böden, Dächer und Fenster (allgemein als Gebäudehüllen bekannt) entweicht. Wenn Sie wissen, wie der Wärmeverlust gemäß den Regeln berechnet wird, können Sie ein ziemlich genaues Ergebnis erhalten und mit der Auswahl einer Wärmequelle basierend auf der Leistung beginnen.
Grundformeln
Um ein mehr oder weniger genaues Ergebnis zu erhalten, müssen Sie Berechnungen nach allen Regeln durchführen; eine vereinfachte Methode (100 W Wärme pro 1 m² Fläche) wird hier nicht funktionieren. Der gesamte Wärmeverlust eines Gebäudes in der kalten Jahreszeit setzt sich aus 2 Teilen zusammen:
- Wärmeverlust durch umschließende Strukturen;
- Verlust der Energie, die zur Erwärmung der Lüftungsluft verwendet wird.
Die Grundformel zur Berechnung des Wärmeenergieverbrauchs durch Außenzäune lautet wie folgt:
Q = 1/R x (t in - t n) x S x (1+ ∑β). Hier:
- Q ist die Wärmemenge, die eine Struktur eines Typs, W, verliert;
- R- thermischer Widerstand Baumaterial, m²°C / W;
- S – Außenzaunfläche, m²;
- t in – Innenlufttemperatur, °C;
- t n - die meisten niedrige Temperatur Umfeld, °C;
- β – zusätzlicher Wärmeverlust, abhängig von der Ausrichtung des Gebäudes.
Der Wärmewiderstand der Wände oder des Daches eines Gebäudes wird anhand der Eigenschaften des Materials, aus dem sie bestehen, und der Dicke der Struktur bestimmt. Verwenden Sie dazu die Formel R = δ / λ, wobei:
- λ – Referenzwert der Wärmeleitfähigkeit des Wandmaterials, W/(m°C);
- δ ist die Dicke der Schicht dieses Materials, m.
Wenn eine Wand aus 2 Materialien gebaut wird (z. B. Ziegel mit Mineralwolldämmung), wird für jedes davon der Wärmewiderstand berechnet und die Ergebnisse aufsummiert. Außentemperatur ausgewählt nach Regulierungsdokumente, und nach persönlichen Beobachtungen, intern - je nach Bedarf. Zusätzliche Wärmeverluste sind durch die Normen festgelegte Koeffizienten:
- Wenn eine Wand oder ein Teil des Daches nach Norden, Nordosten oder Nordwesten gedreht ist, dann ist β = 0,1.
- Wenn die Struktur nach Südosten oder Westen ausgerichtet ist, beträgt β = 0,05.
- β = 0, wenn der äußere Zaun zur Süd- oder Südwestseite zeigt.
Berechnungsreihenfolge
Um die gesamte das Haus verlassende Wärme zu berücksichtigen, ist es notwendig, den Wärmeverlust des Raumes jeweils separat zu berechnen. Dazu werden alle an die Umgebung angrenzenden Zäune vermessen: Wände, Fenster, Dach, Boden und Türen.
Wichtiger Punkt: Messungen sollten entsprechend durchgeführt werden draußen, Erfassung der Gebäudeecken, sonst ergibt die Berechnung des Wärmeverlusts des Hauses einen unterschätzten Wärmeverbrauch.
Fenster und Türen werden anhand der Öffnung gemessen, die sie ausfüllen.
Basierend auf den Messergebnissen wird die Fläche jeder Struktur berechnet und in die erste Formel (S, m²) eingesetzt. Dort wird auch der Wert R eingefügt, der sich aus der Division der Zaundicke durch den Wärmeleitkoeffizienten ergibt Baumaterial. Bei neuen Fenstern aus Metall-Kunststoff wird Ihnen der R-Wert von einem Vertreter des Installateurs mitgeteilt.
Als Beispiel lohnt es sich, den Wärmeverlust durch Umfassungswände aus 25 cm dicken Ziegeln mit einer Fläche von 5 m² bei einer Umgebungstemperatur von -25 °C zu berechnen. Es wird davon ausgegangen, dass die Temperatur im Inneren +20 °C beträgt und die Ebene der Struktur nach Norden zeigt (β = 0,1). Zunächst müssen Sie den Wärmeleitfähigkeitskoeffizienten von Ziegeln (λ) aus der Referenzliteratur entnehmen; er beträgt 0,44 W/(m°C). Anschließend wird mit der zweiten Formel der Widerstand gegen Wärmeübertragung berechnet Ziegelmauer 0,25 m:
R = 0,25 / 0,44 = 0,57 m²°C / W
Um den Wärmeverlust eines Raumes mit dieser Wand zu ermitteln, müssen alle Ausgangsdaten in die erste Formel eingesetzt werden:
Q = 1 / 0,57 x (20 - (-25)) x 5 x (1 + 0,1) = 434 W = 4,3 kW
Wenn der Raum über ein Fenster verfügt, sollte nach der Berechnung seiner Fläche der Wärmeverlust durch die lichtdurchlässige Öffnung auf die gleiche Weise bestimmt werden. Die gleichen Aktionen werden für die Böden, das Dach und die Eingangstür wiederholt. Am Ende werden alle Ergebnisse zusammengefasst, danach kann mit dem nächsten Raum weitergegangen werden.
Wärmemessung für Luftheizung
Bei der Berechnung des Wärmeverlusts eines Gebäudes ist es wichtig, die Menge an Wärmeenergie zu berücksichtigen, die das Heizsystem zur Erwärmung der Zuluft verbraucht. Der Anteil dieser Energie erreicht 30 % der Gesamtverluste, daher ist es nicht akzeptabel, ihn zu ignorieren. Den Lüftungswärmeverlust eines Hauses können Sie anhand der Wärmekapazität der Luft mit einer beliebten Formel aus einem Physikkurs berechnen:
Q Luft = cm (t in - t n). Darin:
- Q Luft – vom Heizsystem verbrauchte Wärme zum Aufwärmen der Zuluft, W;
- t in und t n – das gleiche wie in der ersten Formel, °C;
- m ist der Massenstrom der von außen in das Haus eintretenden Luft, kg;
- c ist die Wärmekapazität des Luftgemisches, gleich 0,28 W / (kg °C).
Hier sind alle Größen bekannt, mit Ausnahme des Luftmassenstroms bei der Belüftung von Räumen. Um sich die Aufgabe nicht zu erschweren, lohnt es sich, der Bedingung zuzustimmen Luftumgebung einmal pro Stunde im ganzen Haus aktualisiert. Dann lässt sich der Luftvolumenstrom einfach berechnen, indem man die Volumina aller Räume addiert und ihn dann über die Dichte in den Luftmassenstrom umrechnet. Da sich die Dichte des Luftgemisches je nach Temperatur ändert, müssen Sie es nehmen passenden Wert aus der Tabelle:
m = 500 x 1,422 = 711 kg/h
Um eine solche Luftmasse auf 45 °C zu erhitzen, ist folgende Wärmemenge erforderlich:
Q Luft = 0,28 x 711 x 45 = 8957 W, was ungefähr 9 kW entspricht.
Am Ende der Berechnungen werden die Ergebnisse der Wärmeverluste durch Außenzäune mit den Lüftungswärmeverlusten summiert und ergeben die Summe thermische Belastung an die Heizungsanlage des Gebäudes.
Die vorgestellten Berechnungsmethoden können vereinfacht werden, wenn die Formeln in Form von Tabellen mit Daten in Excel eingegeben werden, was die Berechnung erheblich beschleunigt.
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