Berechnung des Wärmeverlustes zu Hause - wir betrachten uns richtig!

Das Haus verliert Wärme durch die umschließenden Strukturen (Wände, Fenster, Dach, Fundament), Lüftung und Kanalisation. Die Hauptwärmeverluste gehen durch die umschließenden Strukturen - 60–90% aller Wärmeverluste.

Die Berechnung des Wärmeverlusts zu Hause ist zumindest erforderlich, um den richtigen Kessel auszuwählen. Sie können auch schätzen, wie viel Geld für die Heizung im geplanten Haus ausgegeben wird. Hier ist eine Beispielberechnung für einen Gaskessel und einen elektrischen. Dank der Berechnungen ist es auch möglich, die finanzielle Effizienz der Isolierung zu analysieren, d.h. zu verstehen, ob sich die Kosten für die Installation der Isolierung über die Lebensdauer der Isolierung mit dem Kraftstoffverbrauch auszahlen.

Wärmeverlust durch umschließende Strukturen

Ich werde ein Berechnungsbeispiel für die Außenwände eines zweistöckigen Hauses geben.

Es ist klar, dass während der Heizperiode das Wetter unterschiedlich ist, d.h. Die Temperaturdifferenz ändert sich ständig. Um den Wärmeverlust für die gesamte Heizperiode zu berechnen, müssen Sie daher in Schritt 4 mit der durchschnittlichen Temperaturdifferenz für alle Tage der Heizperiode multiplizieren.
Beispielsweise betrug über 7 Monate der Heizperiode der durchschnittliche Temperaturunterschied im Raum und im Freien 28 Grad, was einen Wärmeverlust durch die Wände während dieser 7 Monate in Kilowattstunden bedeutet:

0,32 W / m 2 × ° C × 240 m 2 × 28 ° C × 7 Monate × 30 Tage × 24 h = 10838016 W × h = 10838 kW × h

Die Anzahl ist ziemlich greifbar. Wenn die Heizung beispielsweise elektrisch war, können Sie berechnen, wie viel Geld für die Heizung ausgegeben werden würde, indem Sie die resultierende Anzahl mit den Kosten für kWh multiplizieren. Sie können berechnen, wie viel Geld für das Heizen mit Gas ausgegeben wurde, indem Sie die Kosten für kWh Energie aus einem Gaskessel berechnen. Dazu müssen Sie die Gaskosten, die Verbrennungswärme des Gases und den Wirkungsgrad des Kessels kennen.

Übrigens war es bei der letzten Berechnung möglich, anstelle der durchschnittlichen Temperaturdifferenz, der Anzahl der Monate und Tage (aber nicht der Stunden, wir verlassen die Uhr) den Grad-Tag der Heizperiode zu verwenden - einige GSOP Informationen zu GSOP finden Sie hier. Sie können den bereits berechneten GSOP für verschiedene Städte Russlands finden und den Wärmeverlust von einem Quadratmeter mit der Wandfläche, mit diesem GSOP und mit 24 Stunden multiplizieren, nachdem Sie den Wärmeverlust in kW * h erhalten haben.

Ähnlich wie bei Wänden müssen Sie die Werte für den Wärmeverlust für Fenster, Vordertür, Dach und Fundament berechnen. Addieren Sie dann alles und Sie erhalten den Wert des Wärmeverlusts durch alle umschließenden Strukturen.Bei Fenstern ist es übrigens nicht erforderlich, die Dicke und Wärmeleitfähigkeit herauszufinden. In der Regel besteht bereits eine vorgefertigte Beständigkeit gegen Wärmeübertragung einer vom Hersteller berechneten Glaseinheit. Für den Boden (im Fall eines Plattenfundaments) ist der Temperaturunterschied nicht zu groß, der Boden unter dem Haus ist nicht so kalt wie die Außenluft.

Methoden zur Beurteilung des Wärmeverlusts zu Hause

Die ungefähren Stellen von Undichtigkeiten werden durch Aufnehmen einer thermografischen Karte unter Verwendung spezieller Geräte bestimmt. Für ein bestehendes Gebäude und ein neues Haus kann eine Berechnung durchgeführt werden. Fachleute verwenden komplexe Berechnungsmethoden, die die Merkmale der Konvektionsheizung und andere Faktoren berücksichtigen. In der Regel reicht es aus, einen vereinfachten Wärmeverlustrechner auf einer spezialisierten Online-Site zu verwenden.

Typische Berechnungsmethoden:

• durch gemittelte Werte für eine bestimmte Region;
• Summierung der Wärmeverluste der Hauptelemente (Wände, Böden, Dächer) unter Hinzufügung von Daten zu Tür- und Fensterblöcken, Belüftung;
• Berechnung der Parameter jedes Raumes.

Wärmeverlust durch Belüftung

Das ungefähre Volumen der verfügbaren Luft im Haus (ich berücksichtige nicht das Volumen der Innenwände und Möbel):

10 m · 10 m · 7 m = 700 m³

Luftdichte bei einer Temperatur von + 20 ° C 1,2047 kg / m3. Spezifische Wärmekapazität von Luft 1,005 kJ / (kg × ° C). Luftmasse im Haus:

700 m3 × 1,2047 kg / m3 = 843,29 kg

Nehmen wir an, die gesamte Luft im Haus ändert sich fünfmal am Tag (dies ist eine ungefähre Zahl). Bei einer durchschnittlichen Differenz zwischen der Innen- und Außentemperatur von 28 ° C während der gesamten Heizperiode wird durchschnittlich Wärmeenergie pro Tag verbraucht, um die einströmende kalte Luft zu erwärmen:

5 × 28 ° C × 843,29 kg × 1,005 kJ / (kg × ° C) = 118.650,903 kJ

118.650,903 kJ = 32,96 kWh (1 kWh = 3600 kJ)

Jene. Während der Heizperiode verliert das Haus durch einen fünffachen Luftersatz durch Belüftung durchschnittlich 32,96 kWh Wärmeenergie pro Tag. Für 7 Monate der Heizperiode betragen die Energieverluste:

7 x 30 x 32,96 kWh = 6921,6 kWh

Faktoren, die den Wärmeverlust beeinflussen

Thermische Prozesse korrelieren perfekt mit elektrischen Prozessen - die Temperaturdifferenz wirkt als Spannung, und der Wärmefluss kann als Stromkraft betrachtet werden, und selbst ein Begriff muss nicht für den Widerstand erfunden werden. Das Konzept des geringsten Widerstands, das in der Thermotechnik als Kaltbrücken erscheint, ist ebenfalls voll gültig. Wenn wir ein beliebiges Material in einem Abschnitt betrachten, reicht es aus, den Wärmestrompfad sowohl auf Makroebene als auch auf Mikroebene einfach festzulegen. In der Rolle des ersten Modells werden wir eine Betonwand nehmen, bei der aus technologischen Gründen durch Befestigungen Stahlstangen mit beliebigem Querschnitt hergestellt werden.

Stahl kann Wärme etwas besser leiten als Beton, weshalb drei Hauptwärmeströme unterschieden werden können:

• 
  Durch den Beton.

• Durch Stahlstangen.
• Vom Rest der Stangen bis zum Beton.

Das letzte Wärmestrommodell ist das interessanteste. Da sich der Stahlstab schneller erwärmt, besteht ein Temperaturunterschied zwischen den Materialien, die näher an der Außenseite der Wände liegen. Somit kann Stahl nicht nur Wärme von selbst nach außen "pumpen", sondern auch die Wärmeleitfähigkeit des angrenzenden Betons erhöhen. In einem porösen Medium laufen thermische Prozesse auf die gleiche Weise ab. Fast alle Baumaterialien bestehen aus einem verzweigten Netz aus Feststoffen, und der Raum zwischen ihnen ist mit Luft gefüllt. Somit dient ein dichtes und festes Material als Hauptwärmeleiter, aber aufgrund der Komplexität der Struktur ist der Weg, auf dem sich die Wärme ausbreitet, größer als der Querschnitt. Der zweite Faktor, der den Wärmewiderstand bestimmt, ist, dass jede Schicht heterogen ist und eine Gebäudehülle als Ganzes aufweist.

Der dritte Faktor, der die Wärmeleitfähigkeit beeinflusst, ist die sogenannte Ansammlung von Feuchtigkeit in den Poren.Wasser hat einen 25-mal geringeren Wärmewiderstand als Luft. Wenn es die Poren füllt und im Allgemeinen, wird die Wärmeleitfähigkeit des Materials sogar noch höher als wenn überhaupt keine Poren vorhanden wären. Wenn Wasser gefriert, wird die Situation noch schlimmer - die Wärmeleitfähigkeit kann bis zu 80-mal ansteigen, und die Feuchtigkeitsquelle ist normalerweise die Luft im Raum und der Niederschlag. Die drei Hauptmethoden zur Bekämpfung dieses Phänomens sind die Abdichtung der Außenwände, die Verwendung des Dampfschutzes und die Berechnung der Feuchtigkeitsansammlung, die parallel zur Vorhersage des Wärmeverlusts erfolgen muss.

Differenzierte Abwicklungsschemata

Die einfachste Methode zur Ermittlung des Wärmeverlusts in einem Gebäude wäre eine vollständige Summierung der Wärmeflusswerte durch die Strukturen, mit denen das Gebäude ausgestattet wird. Diese Methode berücksichtigt vollständig den Unterschied in der Struktur verschiedener Materialien sowie die Besonderheiten des Wärmeflusses durch sie und auch in den Knoten der Verbindung einer einzelnen Ebene mit einer anderen. Dieser Ansatz zur Berechnung der Wärmeverluste eines Hauses vereinfacht die Aufgabe erheblich, da sich unterschiedliche Strukturen des umschließenden Typs bei der Auslegung von Wärmeschutzsystemen erheblich unterscheiden können. es stellt sich heraus, dass es mit einer separaten Studie einfacher sein wird, die Höhe der Wärmeverluste zu bestimmen,

weil es dafür verschiedene Berechnungsmethoden gibt:

1. Bei Wänden entspricht die Wärmeleckage der Gesamtfläche, die mit dem Verhältnis der Temperaturdifferenz zum Widerstand multipliziert wird. In diesem Fall sollte die Wandausrichtung zu den Kardinalpunkten berücksichtigt werden, um die Erwärmung am Tag sowie das Durchblasen von Gebäudestrukturen zu berücksichtigen.
2. Für die Überlappung ist die Methode dieselbe, jedoch werden das Vorhandensein des Dachraums und die Art der Nutzung berücksichtigt. Selbst bei Raumtemperatur können Sie einen um 4 Grad höheren Wert anwenden, und die berechnete Luftfeuchtigkeit ist ebenfalls um 5-10% höher.
3. Wärmeverluste durch den Boden werden als zonal betrachtet und beschreiben die Riemen entlang des gesamten Umfangs der Struktur. Dies liegt an der Tatsache, dass die Temperatur des Bodens unter dem Boden nahe der Mitte des Gebäudes viel höher ist als in dem Teil, in dem das Fundament steht.
4. Der Wärmefluss durch die Verglasung wird durch die Passdaten der Fensterrahmen bestimmt, und Sie sollten auch die Art des Widerlagers der Fenster an der Wand sowie die Tiefe der Hänge berücksichtigen.

Fahren wir als nächstes mit dem Berechnungsbeispiel fort.

Beispiel für Wärmeverlustberechnungen

Bevor ein Berechnungsbeispiel demonstriert wird, sollte noch eine Frage beantwortet werden: Wie kann der Integralwiderstand eines thermischen Typs komplexer Strukturen mit einer großen Anzahl von Schichten korrekt berechnet werden? Es ist möglich, dies manuell zu tun. Glücklicherweise werden in modernen Konstruktionen nicht viele Arten von tragenden Basen und Isolationssystemen verwendet. Es ist jedoch sehr schwierig, das Vorhandensein von dekorativen Oberflächen, Fassaden- und Innenputz sowie den Einfluss aller Übergangsprozesse und anderer Faktoren zu berücksichtigen, und es ist besser, automatisierte Berechnungen zu verwenden. Eine der besten netzwerkartigen Ressourcen für solche Aufgaben wird smаrtsalс.ru sein, das zusätzlich ein Taupunktverschiebungsdiagramm in Abhängigkeit von den Klimabedingungen erstellt.

Nehmen wir zum Beispiel eine beliebige Struktur. Es wird ein einstöckiges Haus mit einer regelmäßigen rechteckigen Form mit einer Größe von 8 * 10 Metern und einer Deckenhöhe von 3 Metern sein. Im Haus wurde ein nicht isolierter Boden auf einer Grundierung mit Brettern auf Baumstämmen mit Luftspalten hergestellt, und die Bodenhöhe ist 0,15 Meter höher als die Landplanungsmarke auf dem Gelände. Die Wandmaterialien werden ein Schlackenmonolith mit einer Dicke von 0,42 Metern mit einem inneren Kalk-Zement-Putz mit einer Dicke von bis zu 3 cm und einem äußeren Schlacken-Zement-Putz-Misch "Pelzmantel" mit einer Dicke von bis zu 5 cm sein. Die gesamte Verglasungsfläche beträgt 9,5 Quadratmeter und eine Zweikammer-Glasverpackung in einem Wärmespeicherprofil mit einem durchschnittlichen Wärmewiderstand von 0,32 m2 * C / W. Die Überlappung erfolgt auf Holzbalken - von unten wird sie entlang von Schindeln verputzt, mit Schlacke gefüllt und oben mit einem Lehmestrich bedeckt, über der Decke befindet sich ein kalter Dachboden.Die Berechnung der Wärmeverluste wird die Bildung eines Hitzeschutzsystems für Wandflächen sein.

Wände

Wenn Sie die Daten über das Gelände sowie die Dicke und die Materialien der Schichten, die für die Wände verwendet wurden, auf den oben genannten Service anwenden, sollten Sie die entsprechenden Felder ausfüllen. Nach den Ergebnissen der Berechnung beträgt der Wärmeübertragungswiderstand 1,11 m2 * C / W, und der Wärmefluss durch die Wände beträgt 18 W für alle Quadratmeter. Bei einer Gesamtwandfläche (ohne Verglasung) von 102 Quadratmetern beträgt der Gesamtwärmeverlust durch die Wände 1,92 kW / h. In diesem Fall betragen die Wärmeverluste durch die Fenster 1 kW.

Dach und Platte

Die Formel zur Berechnung des Wärmeverlusts eines Hauses durch den Dachboden kann in einem Online-Rechner erstellt werden, wobei die erforderliche Art von Zaunstrukturen ausgewählt wird. Infolgedessen beträgt der Überlappungswiderstand der Wärmeübertragung 0,6 m 2 * C / W, und der Wärmeverlust beträgt 31 W pro Quadratmeter, dh 2,6 kW über die gesamte Fläche der Zaunstruktur. Das Ergebnis ist der Gesamtwärmeverlust, berechnet als 7 kW * h. Bei einer geringen Qualität von Baukonstruktionen ist der Indikator offensichtlich viel geringer als der vorliegende.

Tatsächlich ist die Berechnung idealisiert und berücksichtigt keine speziellen Koeffizienten, beispielsweise die Lüftungsrate, die Bestandteil des konvektionsartigen Wärmeaustauschs ist, sowie Verluste durch die Eingangstüren und die Lüftung. In der Tat können die tatsächlichen Wärmeverluste aufgrund der Installation von Fenstern geringer Qualität, des mangelnden Schutzes am Dachpfeiler der Mauerlat und der schrecklichen Abdichtung der Wände vom Fundament 2-3 mal höher sein als berechnet Einsen. Und doch helfen bereits grundlegende wärmetechnische Studien dabei, festzustellen, ob die Strukturen des Hauses den Hygienestandards entsprechen.

https://youtu.be/XwMK8n_723Q

Wärmeverlust durch den Abwasserkanal

Während der Heizperiode ist das in das Haus eintretende Wasser ziemlich kalt, zum Beispiel hat es eine durchschnittliche Temperatur von + 7 ° C. Eine Warmwasserbereitung ist erforderlich, wenn die Bewohner ihr Geschirr spülen und ein Bad nehmen. Auch das Wasser aus der Umgebungsluft im Spülkasten wird teilweise erwärmt. Die gesamte vom Wasser aufgenommene Wärme wird in den Abfluss gespült.

Nehmen wir an, eine Familie in einem Haus verbraucht 15 m3 Wasser pro Monat. Die spezifische Wärmekapazität von Wasser beträgt 4,183 kJ / (kg × ° C). Die Wasserdichte beträgt 1000 kg / m3. Nehmen wir an, dass das in das Haus eintretende Wasser im Durchschnitt auf + 30 ° C erwärmt wird, d. H. Temperaturdifferenz 23 ° C.

Dementsprechend beträgt der Wärmeverlust durch den Abwasserkanal pro Monat:

1000 kg / m3 × 15 m3 × 23 ° C × 4,183 kJ / (kg × ° C) = 1443135 kJ

1443135 kJ = 400,87 kWh

Während der 7-monatigen Heizperiode gießen die Bewohner in den Abwasserkanal:

7 × 400,87 kWh = 2806,09 kWh