Berekening van het verwarmingssysteem van een privéwoning: regels en voorbeelden van berekening

Verwarming van een particuliere woning is een essentieel onderdeel van comfortabel wonen. U zult het ermee eens zijn dat u bij het inrichten van het verwarmingssysteem zorgvuldig te werk moet gaan, omdat fouten duur kunnen uitvallen. Maar u heeft nog nooit dergelijke berekeningen gedaan en weet u niet hoe u ze correct moet uitvoeren?

Wij helpen u – in ons artikel bespreken we gedetailleerd hoe de berekening van het verwarmingssysteem van een particuliere woning wordt gemaakt om warmteverlies in de wintermaanden effectief te compenseren.

We geven concrete voorbeelden, aangevuld met duidelijke foto's en nuttige videotips, evenals actuele tabellen met indicatoren en coëfficiënten die nodig zijn voor de berekeningen.

Warmteverlies van een vrijstaand huis

Het gebouw verliest warmte door het temperatuurverschil tussen binnen en buiten. Het warmteverlies is des te groter naarmate het oppervlak van de gebouwschil (ramen, dak, muren, fundering) groter is.

Ook verlies van thermische energie houdt verband met de materialen van de gebouwschil en hun afmetingen. Bijvoorbeeld, het warmteverlies van dunne muren is groter dan dat van dikke.

Effectieve berekening van de verwarming voor een particuliere woning houdt rekening met de materialen die gebruikt zijn bij de bouw van de omhullende constructies.

Bij een gelijke wanddikte geleiden hout en baksteen warmte met verschillende intensiteit – warmteverlies via houten constructies verloopt langzamer. Sommige materialen geleiden warmte beter (metaal, baksteen, beton), andere slechter (hout, minerale wol, piepschuim).

Het binnenklimaat van een woongebouw is indirect verbonden met de buitenlucht. Muren, raam- en deuropeningen, dak en fundering geven in de winter warmte van het huis aan de buitenlucht af en laten kou binnen. Zij zijn verantwoordelijk voor 70-90% van de totale warmteverliezen van het huis.

Muren, dak, ramen en deuren – alles laat in de winter warmte naar buiten ontsnappen. Een warmtebeeldcamera toont de warmtelekken duidelijk.

Gedurende het stookseizoen treedt er ook constant warmteverlies op via ventilatie en riolering.

Bij de berekening van warmteverliezen van een gebouw voor individuele woningbouw worden deze gegevens meestal niet meegenomen. Maar het opnemen van warmteverlies via riolering en ventilatie in de totale warmteberekening van het huis is echter wel de juiste aanpak.

Een goed ontworpen isolatiesysteem kan warmteverliezen via bouwconstructies, deur- en raamopeningen aanzienlijk verminderen.

Het is onmogelijk om een autonoom verwarmingscircuit voor een vrijstaand huis te berekenen zonder de warmteverliezen van de omhullende constructies te beoordelen. Of preciezer: het lukt niet om het vermogen van de verwarmingsketel te bepalen dat voldoende is om het huis te verwarmen tijdens de strengste vorst.

Analyse van het werkelijke warmteverlies via de muren maakt het mogelijk om de kosten van ketelapparatuur en brandstof te vergelijken met de uitgaven voor isolatie van de omhullende constructies.

Hoe energiezuiniger het huis is, d.w.z. hoe minder warmte-energie het verliest in de wintermaanden, hoe lager de brandstofkosten.

Voor een correcte berekening van het verwarmingssysteem is de warmtegeleidingscoëfficiënt van veelgebruikte bouwmaterialen nodig.

Tabel met waarden van de warmtegeleidingscoëfficiënt van verschillende bouwmaterialen, die het meest worden gebruikt bij de bouw

Berekening van warmteverlies via muren

Aan de hand van een voorbeeld van een fictief huis met twee verdiepingen berekenen we het warmteverlies via de muurconstructies.

Uitgangsgegevens:

• een vierkante 'doos' met gevelmuren van 12 m breed en 7 m hoog;
• in de muren 16 openingen, elk met een oppervlakte van 2,5 m²;
• materiaal van de gevelmuren – massieve keramische baksteen;
• wanddikte – 2 stenen.

Vervolgens berekenen we een reeks indicatoren waaruit de totale waarde van het warmteverlies door de muren bestaat.

Warmteoverdrachtsweerstand

Om de warmteoverdrachtsweerstand van de gevelmuur te bepalen, moet u de dikte van het muurmateriaal delen door de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt.

Voor een aantal constructiematerialen worden de gegevens over de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt getoond in de afbeeldingen hierboven en hieronder.

Voor nauwkeurige berekeningen is de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt nodig van de in de tabel vermelde thermische isolatiematerialen die in de bouw worden gebruikt.

Onze hypothetische muur is gebouwd van keramische massieve baksteen, met een thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van 0,56 W/m·^°C. De dikte, inclusief het metselwerk met cement-zandmortel, is 0,51 m. Door de dikte van de muur te delen door de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van de baksteen, krijgen we de warmteoverdrachtsweerstand van de muur:

0,51 : 0,56 = 0,91 W/m^2×°C

Het resultaat van de deling ronden we af op twee decimalen; er is geen behoefte aan nauwkeurigere gegevens over de warmteoverdrachtsweerstand.

Oppervlakte van de buitenmuren

Aangezien het voorbeeld een vierkant gebouw is, wordt de oppervlakte van de muren bepaald door de breedte te vermenigvuldigen met de hoogte van één muur, en vervolgens met het aantal buitenmuren:

12 · 7 · 4 = 336 m²

Dus, we kennen de oppervlakte van de gevelmuren. Maar hoe zit het met de openingen van ramen en deuren, die samen 40 m² (2,5·16=40 m²) van de gevelmuur innemen? Moeten we hiermee rekening houden?

Inderdaad, hoe kunt u correct de autonome verwarming in een houten huis berekenen zonder rekening te houden met de warmteoverdrachtsweerstand van raam- en deurconstructies?

Thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van thermische isolatiematerialen die worden gebruikt voor het isoleren van dragende muren

Als het nodig is om het warmteverlies van een groot gebouw of een warm huis (energiezuinig) te berekenen – ja, dan is het correct om rekening te houden met de warmteoverdrachtscoëfficiënten van raamkozijnen en toegangsdeuren.

Voor laagbouw van individuele woningbouw die uit traditionele materialen worden opgetrokken, is het echter acceptabel om de deur- en raamopeningen te negeren. Dat wil zeggen, hun oppervlakte niet aftrekken van de totale oppervlakte van de gevelmuren.

Totale warmteverliezen van de muren

We bepalen het warmteverlies per vierkante meter van de muur bij een temperatuurverschil van één graad tussen de binnen- en buitenlucht.

Hiervoor delen we één door de eerder berekende warmteoverdrachtsweerstand van de muur:

1 : 0,91 = 1,09 W/m²·^°C

Als u het warmteverlies per vierkante meter van de omtrek van de buitenmuren kent, kunt u het warmteverlies bij bepaalde buitentemperaturen bepalen.

Bijvoorbeeld, als in de kamers van het huis de temperatuur +20 ^oC is en buiten -17 ^oC, dan is het temperatuurverschil 20+17=37 ^oC. In een dergelijke situatie bedragen de totale warmteverliezen van de muren van ons voorbeeldhuis:

0,91 · 336 · 37 = 11313 W,

Waarbij: 0,91 – de warmteoverdrachtsweerstand van een vierkante meter muur; 336 – het oppervlak van de gevelmuren; 37 – het temperatuurverschil tussen binnen- en buitenlucht.

Warmtegeleidingscoëfficiënt van warmte-isolatiematerialen die worden gebruikt voor het isoleren van vloeren/muren, voor het aanbrengen van een droge dekvloer en het egaliseren van muren

Laten we de verkregen warmteverlieswaarde omrekenen naar kilowattuur, dit is handiger voor de interpretatie en de daaropvolgende berekeningen van het vermogen van het verwarmingssysteem.

Warmteverliezen van de muren in kilowattuur

Eerst bepalen we hoeveel warmte-energie er in één uur door de muren zal gaan bij een temperatuurverschil van 37 ^oC.

We herinneren u eraan dat de berekening wordt uitgevoerd voor een huis met bouwkundige kenmerken die voor demonstratiedoeleinden zijn gekozen:

11313 · 1 : 1000 = 11,313 kWh,

Waarbij: 11313 – de eerder berekende warmteverlieswaarde; 1 – het uur; 1000 – het aantal watt in een kilowatt.

Warmtegeleidingscoëfficiënt van bouwmaterialen die worden gebruikt voor het isoleren van muren en vloeren

Om het warmteverlies per dag te berekenen, vermenigvuldigen we de verkregen waarde per uur met 24 uur:

11,313 · 24 = 271,512 kWh

Voor de duidelijkheid berekenen we het warmteverlies over het volledige stookseizoen:

7 · 30 · 271,512 = 57017,52 kWh,

Waarbij: 7 – het aantal maanden in het stookseizoen; 30 – het aantal dagen in een maand; 271,512 – het dagelijkse warmteverlies van de muren.

Dus, de berekende warmteverliezen van het huis met de hierboven gekozen eigenschappen van de omhullende constructies bedragen 57017,52 kWh over zeven maanden van het stookseizoen.

Inachtneming van de invloed van ventilatie in een particuliere woning

Als voorbeeld berekenen we de warmteverliezen door ventilatie in het stookseizoen voor een fictief vierkant huis met een muur van 12 meter breed en 7 meter hoog.

Zonder rekening te houden met meubilair en binnenmuren bedraagt het interne volume van de atmosfeer in dit gebouw:

12 · 12 · 7 = 1008 m³³

Bij een luchttemperatuur van +20 ^oC (normaal tijdens het stookseizoen) is de dichtheid 1,2047 kg/m³ en de soortelijke warmtecapaciteit 1,005 kJ/(kg·^oC).

Bereken de massa van de atmosfeer in het huis:

1008 · 1,2047 = 1214,34 kg,

Waarbij: 1008 – het volume van de huisatmosfeer; 1,2047 – de dichtheid van lucht bij t +20 ^oC.

Tabel met de waarde van de warmtegeleidingscoëfficiënt van materialen die nodig kunnen zijn bij het uitvoeren van nauwkeurige berekeningen

Veronderstel een vijfvoudige luchtverversing in de vertrekken van het huis. Merk op dat de exacte behoefte aan toevoervolume verse lucht afhangt van het aantal bewoners van het huis.

Bij een gemiddeld temperatuurverschil tussen het huis en de straat tijdens het stookseizoen van 27 ^°C (20 ^°C binnen, -7 ^°C buiten) is er per dag voor het verwarmen van de toegevoerde koude lucht warmte-energie nodig:

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

Waar: 5 – het aantal luchtverversingen in de vertrekken; 27 – het temperatuurverschil tussen de binnen- en buitenatmosfeer; 1214,34 – de dichtheid van lucht bij t +20 ^°C; 1,005 – de specifieke warmtecapaciteit van lucht.

Zet de kilojoules om in kilowattuur door de waarde te delen door het aantal kilojoules in één kilowattuur (3600):

164755,58 : 3600 = 45,76 kWh

Na het vaststellen van de warmte-energiekosten voor het verwarmen van de lucht in het huis bij vijfvoudige vervanging via de toevoerventilatie, kunnen de "lucht" warmteverliezen over een stookseizoen van zeven maanden worden berekend:

7 · 30 · 45,76 = 9609,6 kWh,

Waar: 7 – het aantal 'verwarmde' maanden; 30 – het gemiddelde aantal dagen per maand; 45,76 – de dagelijkse kosten aan warmte-energie voor het verwarmen van de toevoerlucht.

Ventilatie- (infiltratie) energiekosten zijn onvermijdelijk, omdat de luchtverversing in de kamers van het huis van levensbelang is.

De verwarmingsbehoefte van de vervangen lucht in het huis moet worden berekend, opgeteld bij de warmteverliezen via de omhullende constructies en in aanmerking worden genomen bij de keuze van de verwarmingsketel. Er is nog een soort warmte-energiekosten, de laatste – rioleringswarmteverliezen.

Energiekosten voor de bereiding van warm tapwater

Als in de warme maanden uit de kraan in het huis koud water komt, dan is het in het stookseizoen ijskoud, met een temperatuur van niet hoger dan +5 ^°C. Baden, afwassen en wassen zijn niet mogelijk zonder het water te verwarmen.

Het water dat in het toiletreservoir wordt opgevangen, komt via de wanden in contact met de binnenatmosfeer en onttrekt wat warmte. Wat gebeurt er met water dat wordt verwarmd door verbranding van niet-gratis brandstof en wordt gebruikt voor huishoudelijke doeleinden? Het wordt in het riool geloosd.

Een combiketel met een indirect verwarmde boiler, gebruikt zowel voor het verwarmen van het verwarmingsmedium als voor de levering van warm water in de daarvoor aangelegde kring

Bekijken we een voorbeeld. Een gezin van drie personen verbruikt, veronderstellen we, 17 m³ water per maand. 1000 kg/m³ – de dichtheid van water, en 4,183 kJ/kg·^°C – de specifieke warmtecapaciteit.

Stel dat de gemiddelde temperatuur van het water dat is bestemd voor huishoudelijk gebruik +40 ^°C is. Het verschil in gemiddelde temperatuur tussen het koude water dat het huis binnenkomt (+5 ^°C) en het verwarmde water in de boiler (+30 ^°C) bedraagt dus 25 ^°C.

Voor de berekening van de warmteverliezen via het riool rekenen wij:

17 · 1000 · 25 · 4,183 = 1777775 kJ,

Waarbij: 17 – het maandelijkse waterverbruik; 1000 – de dichtheid van water; 25 – het temperatuurverschil tussen koud en verwarmd water; 4,183 – de soortelijke warmtecapaciteit van water;

Om kilojoules om te rekenen naar meer begrijpelijke kilowattuur:

1777775 : 3600 = 493,82 kWh

Dus gedurende de zeven maanden van het stookseizoen gaat er een hoeveelheid thermische energie naar het riool van:

493,82 · 7 = 3456,74 kWh

Het thermische energieverbruik voor het verwarmen van water voor hygiënische doeleinden is klein in vergelijking met de warmteverliezen via muren en ventilatie. Maar het zijn ook energiekosten die de verwarmingsketel of boiler belasten en brandstofverbruik veroorzaken.

Berekening van het vermogen van de verwarmingsketel

De ketel in een verwarmingssysteem is bedoeld om de warmteverliezen van het gebouw te compenseren. En, in het geval van een tweecircuitsysteem of bij uitrusting van de ketel met een indirect gestookte boiler, ook voor het verwarmen van water voor hygiënische doeleinden.

Na het berekenen van de dagelijkse warmteverliezen en het warmwaterverbruik 'via het riool', kan men het benodigde ketelvermogen voor een villa van een bepaalde oppervlakte en met bepaalde eigenschappen van de omhullende constructies nauwkeurig bepalen.

Een enkelcircuitketel verwarmt alleen de warmtedrager voor het verwarmingssysteem

Om het vermogen van de verwarmingsketel te bepalen, moet u de thermische energieverliezen van het huis via de gevelmuren en voor het verwarmen van de vervangen lucht in de binnenruimten berekenen.

Er zijn gegevens nodig over warmteverliezen in kilowattuur per dag - in het geval van een voorbeeldhuis dat als voorbeeld is doorgerekend, is dit:

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

Waarbij: 271,512 – de dagelijkse warmteverliezen via de buitenmuren; 45,76 – de dagelijkse warmteverliezen voor het verwarmen van de toevoerlucht.

Het benodigde verwarmingsvermogen van de ketel zal dan zijn:

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

Een dergelijke ketel zal echter voortdurend onder hoge belasting staan, wat de levensduur verkort. En op bijzonder koude dagen zal het berekende vermogen van de ketel ontoereikend zijn, omdat bij een groot temperatuurverschil tussen de binnen- en buitenlucht de warmteverliezen van het gebouw sterk toenemen.

Daarom is het niet aan te raden om een ketel te kiezen op basis van een gemiddelde berekening van het thermisch energieverbruik – hij kan het bij strenge vorst mogelijk niet aan.

Het is verstandig om het benodigde vermogen van de ketelapparatuur met 20% te verhogen:

13,22 · 0,2 + 13,22 = 15,86 kW

Om het benodigde vermogen van het tweede circuit van de ketel, die water verwarmt voor het afwassen, baden enz., te berekenen, moet u het maandelijkse warmteverbruik van de 'riolerings'-warmteverliezen delen door het aantal dagen in de maand en door 24 uur:

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

Op basis van de berekeningen is het optimale vermogen van de ketel voor het voorbeeldhuisje 15,86 kW voor het verwarmingscircuit en 0,68 kW voor het warmwatercircuit.

Keuze van verwarmingsradiatoren

Traditioneel wordt het vermogen van de verwarmingsradiator aanbevolen te kiezen op basis van de oppervlakte van de te verwarmen kamer, met een overschot van 15-20% van de vermogensbehoefte voor de zekerheid.

Laten we aan de hand van een voorbeeld bekijken hoe correct de methode is om een radiator te kiezen volgens «10 m2 oppervlakte – 1,2 kW».

Het thermisch vermogen van radiatoren hangt af van de manier waarop ze zijn aangesloten, waarmee rekening moet worden gehouden bij het uitvoeren van berekeningen voor het verwarmingssysteem.

Uitgangsgegevens: een hoekkamer op de eerste verdieping van een twee verdiepingen tellend huis van individuele woningbouw; buitenmuur van tweelaags metselwerk van keramische baksteen; breedte van de kamer 3 m, lengte 4 m, plafondhoogte 3 m.

Volgens de vereenvoudigde selectiemethode wordt voorgesteld om de oppervlakte van de ruimte te berekenen, we rekenen:

3 (breedte) · 4 (lengte) = 12 m²

D.w.z. het benodigde vermogen van de verwarmingsradiator met een toeslag van 20% wordt 14,4 kW. Laten we nu de vermogensparameters van de verwarmingsradiator berekenen op basis van de warmteverliezen van de kamer.

In feite heeft de oppervlakte van de kamer minder invloed op het warmteverlies dan de oppervlakte van de muren die met één zijde naar buiten van het gebouw zijn gericht (gevelmuren).

Daarom zullen we specifiek de oppervlakte van de 'buitenmuren' in de kamer berekenen:

3 (breedte) · 3 (hoogte) + 4 (lengte) · 3 (hoogte) = 21 m²

Nu we de oppervlakte van de muren kennen die warmte 'naar buiten' afgeven, berekenen we het warmteverlies bij een verschil in kamertemperatuur en buitentemperatuur van 30^° (binnen +18 ^°C, buiten -12 ^°C), en wel direct in kilowattuur:

0,91 · 21 · 30 : 1000 = 0,57 kW,

Waarbij: 0,91 – warmteoverdrachtsweerstand van m2 kamerwanden die 'naar buiten' zijn gericht; 21 – oppervlakte van de 'buitenmuren'; 30 – temperatuurverschil binnen en buiten het huis; 1000 – aantal watt in een kilowatt.

Volgens de bouwnormen worden verwarmingstoestellen geplaatst op plaatsen met maximaal warmteverlies. Bijvoorbeeld, radiatoren worden onder raamopeningen geïnstalleerd, warmtekanonnen – boven de ingang van het huis. In hoekkamers worden radiatoren geïnstalleerd op blinde muren die aan maximale windinvloed zijn blootgesteld.

Het blijkt dat voor het compenseren van warmteverlies via de gevelmuren van deze constructie, bij een temperatuurverschil van 30^° binnen en buiten, een verwarmingsvermogen van 0,57 kWh voldoende is. Verhogen we het benodigde vermogen met 20, zelfs 30% – dan krijgen we 0,74 kWh.

Dus de werkelijke vermogensbehoefte voor verwarming kan aanzienlijk lager zijn dan het handelsschema van '1,2 kW per vierkante meter ruimte'.

Bovendien zal een correcte berekening van het benodigde vermogen van de verwarmingsradiatoren de hoeveelheid warmtedrager in het verwarmingssysteem verminderen, wat de belasting van de ketel en de brandstofkosten verlaagt.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Waar blijft de warmte in huis? Een instructieve video geeft antwoord:

In de video wordt de methode voor het berekenen van warmteverlies van een huis via de omhullende constructies behandeld. Als u het warmteverlies kent, kunt u het vermogen van het verwarmingssysteem exact berekenen:

Bekijk hieronder de gedetailleerde video over de principes van het selecteren van de vermogenskenmerken van de verwarmingsketel:

De warmteproductie wordt elk jaar duurder – de brandstofprijzen stijgen. En er is altijd een tekort aan warmte. Het is niet mogelijk om onverschillig te staan tegenover het energieverbruik van een villa – dat is volstrekt onrendabel.

Aan de ene kant wordt elk nieuw stookseizoen voor de huiseigenaar duurder en duurder. Aan de andere kant kost het isoleren van de muren, fundering en het dak van een buitenhuis veel geld. Maar hoe minder warmte het gebouw verlaat, hoe goedkoper het is om het te verwarmen.

Het behoud van warmte in de kamers van het huis is de belangrijkste taak van het verwarmingssysteem in de wintermaanden. De keuze van het vermogen van de verwarmingsketel hangt af van de staat van het huis en de kwaliteit van de isolatie van de omhullende constructies. Het principe 'kilowatt per 10 vierkante meter oppervlak' werkt voor een villa met een gemiddelde staat van gevels, dak en fundering.

Heeft u zelf het verwarmingssysteem voor uw huis berekend? Of hebt u een inconsistentie opgemerkt in de berekeningen in het artikel? Deel uw praktische ervaring of theoretische kennis door een reactie achter te laten in het blok onder dit artikel.