Hogyan számoljuk ki a fűtési gázkazán teljesítményét: képletek és számítási példa

A fűtési rendszer tervezése előtt, a fűtőberendezés telepítése előtt fontos kiválasztani egy olyan gázkazánt, amely képes a szükséges hőmennyiséget előállítani a helyiség számára. Ezért fontos olyan teljesítményű készüléket választani, amelynek hatékonysága a lehető legmagasabb, élettartama pedig hosszú.

Elmondjuk, hogyan számítsuk ki a gázkazán teljesítményét nagy pontossággal, figyelembe véve bizonyos paramétereket. A bemutatott cikkben részletesen leírjuk a nyílásokon és épületszerkezeteken keresztüli hőveszteségek minden típusát, és megadjuk a számítási képleteket. A számítások sajátosságait egy konkrét példa mutatja be.

Tipikus hibák a kazán kiválasztásakor

A gázkazán teljesítményének helyes kiszámítása nemcsak a fogyóanyagokon való megtakarítást teszi lehetővé, hanem növeli a készülék hatásfokát is. Az a berendezés, amelynek hőleadása meghaladja a valós hőigényt, nem hatékonyan működik, míg a nem elég erős készülék nem tudja megfelelően fűteni a helyiséget.

Létezik modern automatizált berendezés, amely önállóan szabályozza a gázellátást, ezzel megszüntetve a felesleges kiadásokat. De ha egy ilyen kazán a képességei határán dolgozik, akkor csökken az élettartama.

Ennek eredményeként csökken a berendezés hatásfoka, gyorsabban kopnak az alkatrészek, és kondenzátum képződik. Ezért szükség van az optimális teljesítmény kiszámítására.

Gyakran hallani, hogy a kazán teljesítménye kizárólag a helyiség alapterületétől függ, és minden lakás esetén az optimális számítás 100 W/négyzetméter. Ezért például egy 100 négyzetméteres házhoz olyan berendezésre van szükség, amely 100*10=10000 W, azaz 10 kW teljesítményt biztosít.

Ezek a számítások alapjaiban hibásak, mivel új burkolóanyagok és korszerűbb szigetelőanyagok jelentek meg, amelyek csökkentik a nagy teljesítményű berendezés beszerzésének szükségességét.

A gázkazán teljesítményét a lakás egyedi jellemzői alapján kell kiválasztani. A helyesen kiválasztott berendezés maximális hatékonysággal működik minimális üzemanyag-felhasználás mellett.

A fűtési gázkazán teljesítményének kiszámítása kétféleképpen végezhető el: manuálisan vagy a Valtec speciális program használatával, amely professzionális, nagy pontosságú számításokra szolgál.

A berendezés szükséges teljesítménye egyenesen arányos a helyiség hőveszteségével. A hőveszteség mértékének ismeretében kiszámítható a gázkazán vagy bármely más fűtőberendezés teljesítménye.

Mi a helyiség hővesztesége?

Minden helyiségnek vannak hőveszteségei. A hő a falakon, ablakokon, padlón, ajtókon, mennyezeten távozik, ezért a gázkazán feladata a távozó hőmennyiség kompenzálása és egy meghatározott hőmérséklet biztosítása a helyiségben. Ehhez bizonyos hőteljesítményre van szükség.

Tapasztalati úton megállapították, hogy a legtöbb hő a falakon keresztül távozik (akár 70%). A tetőn és az ablakokon akár 30% hőenergia is távozhat, a szellőzőrendszeren keresztül akár 40%. A legkisebb hőveszteség az ajtóknál (akár 6%) és a padlónál (akár 15%) van.

A ház hőveszteségét a következő tényezők befolyásolják.

• A ház elhelyezkedése. Minden városnak megvannak a maga éghajlati jellemzői. A hőveszteség kiszámításakor figyelembe kell venni a régióra jellemző kritikus negatív hőmérsékletet, valamint az átlaghőmérsékletet és a fűtési szezon hosszát (a pontos számításokhoz a program használata esetén).
• A falak elhelyezkedése a világtájakhoz képest. Ismert, hogy az északi oldalon található a szélrózsa, ezért az ezen a területen lévő fal hővesztesége a legnagyobb. Télen a nyugati, északi és keleti oldalról erős hideg szél fúj, ezért ezeknek a falaknak a hővesztesége magasabb lesz.
• A fűtött helyiség területe. A helyiség méreteitől, a falak, mennyezetek, ablakok, ajtók területétől függ a távozó hő mennyisége.
• Az épületszerkezetek hőtechnikája. Minden anyagnak megvan a saját hőellenállási tényezője és hőátbocsátási tényezője – az a képessége, hogy bizonyos mennyiségű hőt engedjen át magán. Ezek megismeréséhez táblázatos adatokat kell használni, valamint bizonyos képleteket kell alkalmazni. A falak, mennyezetek, padlók összetételére és vastagságára vonatkozó információk a lakás műszaki tervében találhatók.
• Ablak- és ajtónyílások. Az ajtók és a hőszigetelő üvegezés mérete, kivitele. Minél nagyobb az ablak- és ajtónyílások területe, annál nagyobb a hőveszteség. A számításoknál fontos figyelembe venni a beépített ajtók és a hőszigetelő üvegezés jellemzőit.
• A szellőzés figyelembevétele. A házban mindig van szellőzés, függetlenül attól, hogy van-e mesterséges elszívás. A nyitott ablakokon keresztül történik a helyiség szellőztetése, a levegő mozgását a bejárati ajtók becsukása és kinyitása, valamint az emberek szobáról szobára való járása hozza létre, ami hozzájárul a meleg levegő távozásához a helyiségből és annak cirkulációjához.

A fent felsorolt paraméterek ismeretében nemcsak a ház hőveszteségét lehet kiszámítani és a kazán teljesítményét meghatározni, hanem azokat a helyeket is fel lehet tárni, amelyek további szigetelést igényelnek.

Képletek a hőveszteség számításához

Ezek a képletek nemcsak egy családi ház, hanem egy lakás hőveszteségének kiszámítására is használhatók. A számítások megkezdése előtt ábrázolni kell a helyiség alaprajzát, meg kell jelölni a falak elhelyezkedését a világtájakhoz képest, fel kell tüntetni az ablakokat, ajtónyílásokat, valamint ki kell számítani az egyes falak, ablak- és ajtónyílások méreteit.

A hőveszteség meghatározásához ismerni kell a fal szerkezetét, valamint a felhasznált anyagok vastagságát. A számításoknál figyelembe veszik a falazatot és a szigetelőanyagokat.

A hőveszteség számításánál két képletet használnak – az elsővel a határoló szerkezetek hőellenállásának nagyságát határozzák meg, a másodikkal a hőveszteséget.

A hőellenállás meghatározásához a következő kifejezést használják:

R = B/K

Itt:

• R – a határoló szerkezetek hőellenállásának nagysága, mértékegysége (m²*K)/W.
• K – annak az anyagnak a hővezetési tényezője, amelyből a határoló szerkezet készült, mértékegysége W/(m*K).
• B – az anyag vastagsága, méterben megadva.

A hővezetési tényező K táblázatos paraméter, a B vastagságot a ház műszaki tervéből veszik.

A hővezetési tényező táblázatos érték, függ az anyag sűrűségétől és összetételétől, eltérhet a táblázatostól, ezért fontos megismerkedni az anyag műszaki dokumentációjával (+)

Ezenkívül használatos a hőveszteség számításának alapképlete:

Q = L × S × dT/R

A kifejezésben:

• Q – a hőveszteség, mértékegysége W.
• S – a határoló szerkezetek (falak, padlók, mennyezetek) felülete.
• dT – a belső helyiség kívánt hőmérséklete és a külső hőmérséklet közötti különbség, mérve és rögzítve °C-ban.
• R – a szerkezet hőellenállásának értéke, m²•°C/W, amely a fenti képlet alapján számítható ki.
• L – a falak tájolásától (égtájak szerinti irányától) függő együttható.

A szükséges információk birtokában kézzel is kiszámíthatók egy adott épület hőveszteségei.

Példa a hőveszteség számítására

Példaként számítsuk ki egy adott tulajdonságokkal rendelkező ház hőveszteségét.

Az ábrán a ház alaprajza látható, amelyhez kiszámítjuk a hőveszteséget. Az egyedi terv elkészítésekor fontos helyesen meghatározni a falak tájolását az égtájakhoz képest, kiszámítani a szerkezet magasságát, szélességét és hosszúságát, valamint megjelölni az ablak- és ajtónyílások helyeit és méreteit (+)

A terv alapján a szerkezet szélessége 10 m, hosszúsága – 12 m, belmagassága – 2,7 m, a falak tájolása: észak, dél, kelet és nyugat. A nyugati falban 3 ablak van beépítve, kettő közülük 1,5×1,7 m méretű, egy pedig – 0,6×0,3 m.

A tető számításakor figyelembe veszik a szigetelőréteget, a burkoló- és tetőfedő anyagot. A pára- és vízszigetelő fóliák, amelyek nem befolyásolják a hőszigetelést, nem kerülnek figyelembevételre.

A déli falban ajtók vannak beépítve, méretük 1,3×2 m, valamint egy kis ablak 0,5×0,3 m. A keleti oldalon két 2,1×1,5 m-es ablak és egy 1,5×1,7 m-es ablak található.

A falak három rétegből állnak:

• a falak burkolása farostlemezzel (izoplat) kívül és belül – egyenként 1,2 cm, tényező – 0,05.
• a falak között elhelyezkedő üveggyapot, vastagsága 10 cm, tényezője – 0,043.

Az egyes falak hőellenállását külön-külön számítjuk ki, mivel figyelembe kell venni a szerkezet égtájakhoz viszonyított elhelyezkedését, a nyílások számát és területét. A falakra vonatkozó számítási eredmények összeadódnak.

A padló többrétegű, a teljes területen azonos technológiával készült, a következőket foglalja magában:

• gérlelt deszka, vastagsága 3,2 cm, hővezetési tényezője – 0,15.
• száraz kiegyenlítő réteg (forgácslap), vastagsága 10 cm, tényezője 0,15.
• szigetelés – ásványgyapot, vastagsága 5 cm, tényezője 0,039.

Tegyük fel, hogy a padlóban nincsenek a hőtechnikát rontó pincei nyílások és hasonló nyílások. Következésképpen a számítást a helyiségek teljes területére egyetlen képlet szerint végezzük.

A mennyezet anyaga:

• fa panelek 4 cm vastagságban, 0,15-es tényezővel.
• ásványgyapot 15 cm vastagságban, tényezője – 0,039.
• pára- és vízszigetelő réteg.

Tegyük fel, hogy a födémnek sincs kijárata a tetőtérbe lakó- vagy gazdasági helyiség felett.

A ház a Brjanszki területen, Brjanszk városában található, ahol a kritikus negatív hőmérséklet -26 fok. Tapasztalati úton megállapították, hogy a talaj hőmérséklete +8 fok. A kívánt belső hőmérséklet +22 fok.

A falak hőveszteségének kiszámítása

A fal teljes hőellenállásának meghatározásához először ki kell számítani az egyes rétegek hőellenállását.

Az üveggyapot réteg vastagsága 10 cm. Ezt az értéket méterekre kell átszámítani, azaz:

B = 10 × 0,01 = 0,1

Megkaptuk a B=0,1 értéket. A hőszigetelés hővezetési tényezője 0,043. Behelyettesítjük az adatokat a hőellenállás képletébe, és ezt kapjuk:

R_üveg=0,1/0,043=2,32

Az analóg példa alapján számítsuk ki a farostlemez hőellenállását is:

R_farost=0,012/0,05=0,24

A fal teljes hőellenállása egyenlő az egyes rétegek hőellenállásának összegével, figyelembe véve, hogy két farostlemez rétegünk van.

R=R_üveg+2×R_farost=2,32+2×0,24=2,8

A fal teljes hőellenállásának meghatározása után megtalálhatjuk a hőveszteségeket. Minden falra külön kell kiszámítani. Számítsuk ki az északi fal Q értékét.

A kiegészítő tényezők lehetővé teszik a számítások során a különböző égtájakon elhelyezkedő falak hőveszteségének sajátosságait figyelembe venni

Az alaprajz alapján az északi falon nincsenek ablaknyílások, hossza 10 m, magassága 2,7 m. Ekkor a fal S területét a következő képlet szerint számítjuk ki:

S_ész.fal=10×2,7=27

Számítsuk ki a dT paramétert. Ismert, hogy Brjanszk környezetének kritikus hőmérséklete -26 fok, a kívánt belső hőmérséklet pedig +22 fok. Ekkor

dT=22-(-26)=48

Az északi oldal esetében figyelembe vesszük az L=1,1 kiegészítő tényezőt.

A táblázatban néhány olyan anyag hővezetési tényezője látható, amelyeket a falak építésekor használnak. Mint látjuk, az ásványgyapot minimális hőmennyiséget enged át magán, a vasbeton pedig a maximumot.

Az előzetes számítások elvégzése után használhatjuk a képletet a hőveszteségek kiszámításához:

Q_ész.fal=27×48×1,1/2,8=509 (W)

Számítsuk ki a nyugati fal hőveszteségeit. Az adatok alapján 3 ablak van beleépítve, kettő közülük 1,5×1,7 m méretű, egy pedig 0,6×0,3 m méretű. Számítsuk ki a területet.

S_nyug.fal1=12×2,7=32,4.

A nyugati fal teljes területéből ki kell zárni az ablakok területét, mivel azok hővesztesége eltérő lesz. Ehhez ki kell számítani a területet.

S_ablak1=1.5×1.7=2.55

S_ablak2=0.6×0.4=0.24

A hőveszteség számításához a fal területét használjuk az ablakok területe nélkül, azaz:

S_nyug.fal=32.4-2.55×2-0.24=25.6

A nyugati oldal esetében a kiegészítő tényező 1,05. A kapott adatokat behelyettesítjük a hőveszteség számításának alapképletébe.

Q_nyug.fal=25.6×1.05×48/2.8=461.

Hasonló számításokat végzünk a keleti oldalra. Itt 3 ablak található, az egyik mérete 1,5×1,7 m, a másik kettőé 2,1×1,5 m. Kiszámítjuk a területüket.

S_ablak3=1.5×1.7=2.55

S_ablak4=2.1×1.5=3.15

A keleti fal területe:

S_kel.fal1=12×2.7=32.4

A fal teljes területéből kivonjuk az ablakok területének értékeit:

S_kel.fal=32.4-2.55-2×3.15=23.55

A keleti fal kiegészítő tényezője 1,05. Az adatok alapján kiszámítjuk a keleti fal hőveszteségét.

Q_kel.fal=1.05×23.55×48/2.8=424

A déli falon egy 1,3×2 m-es ajtó és egy 0,5×0,3 m-es ablak található. Kiszámítjuk a területüket.

S_ablak5=0.5×0.3=0.15

S_ajtó=1.3×2=2.6

A déli fal területe:

S_dél.fal1=10×2.7=27

Meghatározzuk a fal területét az ablakok és ajtók nélkül.

S_dél.fal=27-2.6-0.15=24.25

Kiszámítjuk a déli fal hőveszteségét az L=1 tényező figyelembevételével.

Q_dél.fal=1×24.25×48/2.80=416

Az egyes falak hőveszteségének meghatározása után a teljes hőveszteség az alábbi képlettel számítható:

Q_falak=Q_dél.fal+Q_kel.fal+Q_nyug.fal+Q_ész.fal

Az értékek behelyettesítésével kapjuk:

Q_falak=509+461+424+416=1810 W

Végeredményben a falak hővesztesége 1810 W óránként.

Az ablakok hőveszteségének számítása

A házban összesen 7 ablak van, három mérete 1,5×1,7 m, kettőé – 2,1×1,5 m, egyé – 0,6×0,3 m, és még egyé – 0,5×0,3 m.

Az 1,5×1,7 m méretű ablakok dupla kamrás PVC profilú, I-üveggel. A műszaki dokumentációból megtudhatjuk, hogy R=0.53. A 2,1×1,5 m méretű ablakok dupla kamrásak, argonnal és I-üveggel, hőellenállásuk R=0.75, a 0,6×0,3 m és 0,5×0,3 m-es ablakoké R=0.53.

Az ablakok területét fentebb kiszámítottuk.

S_ablak1=1.5×1.7=2.55

S_ablak2=0.6×0.4=0.24

S_ablak3=2.1×1.5=3.15

S_ablak4=0.5×0.3=0.15

Fontos figyelembe venni az ablakok tájolását az égtájak szerint.

Az ablakok hőellenállását általában nem kell kiszámítani, ezt a paramétert a termék műszaki dokumentációja tartalmazza.

Számítsuk ki a nyugati ablakok hőveszteségét, figyelembe véve az L=1,05 tényezőt. Az oldalon 2 darab 1,5×1,7 m-es ablak és egy 0,6×0,3 m-es ablak található.

Q_ablak1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_ablak2=0.24×1.05×48/0.53=23

Összesen a nyugati ablakok teljes vesztesége

Q_nyug.ablak=243×2+23=509

A déli oldalon található egy 0,5×0,3 méretű ablak, R=0,53. Számítsuk ki a hőveszteségét az 1-es tényező figyelembevételével.

Q_{déli ablakok}=0.15*48×1/0.53=14

A keleti oldalon található 2 darab 2,1×1,5 méretű ablak és egy 1,5×1,7 méretű ablak. Számítsuk ki a hőveszteséget az L=1,05 tényező figyelembevételével.

Q_ablak1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_ablak3=3.15×1.05×48/075=212

Összegezzük a keleti ablakok hőveszteségeit.

Q_{keleti ablakok}=243+212×2=667.

Az ablakok teljes hővesztesége egyenlő:

Q_ablakok=Q_{keleti ablakok}+Q_{déli ablakok}+Q_{nyugati ablakok}=667+14+509=1190

Összesen az ablakokon keresztül 1190 W hőenergia távozik.

Az ajtók hőveszteségének meghatározása

A házban egy ajtó van, amely a déli falba van beépítve, mérete 1,3×2 m. Az adatlap szerint az ajtó anyagának hővezető képessége 0,14, vastagsága – 0,05 m. Ezen adatok alapján kiszámítható az ajtó hőellenállása.

R_ajtó=0.05/0.14=0.36

A számításhoz ki kell számítani a területét.

S_ajtó=1.3×2=2.6

A hőellenállás és a terület kiszámítása után megtalálhatjuk a hőveszteséget. Az ajtó a déli oldalon található, ezért az 1-es kiegészítő tényezőt használjuk.

Q_ajtó=2.6×48×1/0.36=347.

Összesen az ajtón keresztül 347 W hő távozik.

A padló hőellenállásának kiszámítása

A műszaki dokumentáció szerint a padló többrétegű, a teljes területen azonos kivitelű, mérete 10×12 m. Számítsuk ki a területét.

S_padló=10×12=210.

A padló összetétele: deszkák, forgácslap és szigetelőanyag.

A táblázatból megtudhatjuk a padlóburkolathoz használt egyes anyagok hővezető képességének együtthatóit. Ez a paraméter az anyagok műszaki dokumentációjában is szerepelhet, és eltérhet a táblázatban szereplőtől.

A hőellenállást a padló minden egyes rétegére külön kell kiszámítani.

R_deszkák=0.032/0.15=0.21

R_forgácslap=0.01/0.15= 0.07

R_szigetelő=0.05/0.039=1.28

A padló teljes hőellenállása:

R_padló=R_deszkák+R_forgácslap+R_szigetelő=0.21+0.07+1.28=1.56

Figyelembe véve, hogy télen a talaj hőmérséklete +8 fok körül van, a hőmérséklet-különbség egyenlő lesz:

dT=22-8=14

Az előzetes számítások felhasználásával megtalálhatjuk a ház hőveszteségét a padlón keresztül.

A padló hőveszteségének számításánál figyelembe veszik a hőszigetelést befolyásoló anyagokat (+)

A padló hőveszteségének számításánál figyelembe vesszük az L=1 tényezőt.

Q_padló=210×14×1/1.56=1885

A padló teljes hővesztesége 1885 W.

A mennyezeten keresztüli hőveszteség számítása

A mennyezet hőveszteségének kiszámításakor figyelembe veszi az ásványgyapot réteget és a fa paneleket. A pára- és vízszigetelés nem vesz részt a hőszigetelés folyamatában, ezért nem veszi figyelembe. A számításokhoz Önnek meg kell találnia a fa panelek és az ásványgyapot réteg hőellenállását. Használja a hővezetési tényezőiket és vastagságukat.

R_fa.panel=0.04/0.15=0.27

R_ásv.gyapot=0.05/0.039=1.28

A teljes hőellenállás egyenlő lesz az R_fa.panel és R_ásv.gyapot összegével.

R_tető=0.27+1.28=1.55

A mennyezet területe megegyezik a padló területével.

S_mennyezet = 120

Ezután Ön elvégzi a mennyezet hőveszteségének kiszámítását, figyelembe véve az L=1 tényezőt.

Q_mennyezet=120×1×48/1.55=3717

Összesen a mennyezeten keresztül 3717 W távozik.

A táblázat népszerű mennyezeti szigetelőanyagokat és azok hővezetési tényezőit tartalmazza. A poliuretánhab a leghatékonyabb szigetelőanyag, a szalmának van a legmagasabb hőveszteségi tényezője.

A ház teljes hőveszteségének meghatározásához össze kell adni a falak, ablakok, ajtó, mennyezet és padló hőveszteségét.

Q_össz=1810+1190+347+1885+3717=8949 W

A megadott paraméterekkel rendelkező ház fűtéséhez olyan gázkazán szükséges, amely 8949 W vagy körülbelül 10 kW teljesítményt biztosít.

A hőveszteség meghatározása a beszivárgás figyelembevételével

A beszivárgás – természetes hőcsere-folyamat a külső környezettel, amely az emberek házban való mozgása, a bejárati ajtók, ablakok nyitása során történik.

A szellőztetés hőveszteségének kiszámításához a következő képlet használható:

Q_besziv=0.33×K×V×dT

A kifejezésben:

• K – a számított légcsere-szám, lakószobákban 0.3; fűtött helyiségekben 0.8; konyhában és fürdőszobában 1.0.
• V – a helyiség térfogata, a magasság, hosszúság és szélesség alapján számítva.
• dT – a külső környezet és a ház belső hőmérséklete közötti különbség.

Hasonló képlet használható, ha a helyiségben szellőztető rendszer van.

Ha mesterséges szellőztetés van a házban, ugyanazt a képletet kell használni, mint a beszivárgásnál, csak a K helyett az elszívás paramétereit kell behelyettesíteni, a dT számítását pedig a bejövő levegő hőmérsékletének figyelembevételével kell elvégezni.

A helyiség magassága – 2.7 m, szélessége – 10 m, hosszúsága – 12 m. Ezen adatok ismeretében meghatározható a térfogata.

V=2.7 × 10 × 12=324

A hőmérséklet-különbség egyenlő lesz

dT=48

K tényezőként a 0.3-as értéket veszi. Ekkor

Q_besziv=0.33×0.3×324×48=1540

A teljes számított Q értékhez hozzá kell adni a Q_besziv-t. Ennek eredményeképpen

Q_össz=1540+8949=10489.

Összesen a beszivárgást figyelembe véve a ház hővesztesége 10489 W vagy 10.49 kW.

A kazán teljesítményének számítása

A kazán teljesítményének kiszámításakor 1,2-es biztonsági tényezőt kell alkalmazni. Vagyis a teljesítmény a következő lesz:

W = Q × k

Itt:

• Q – az épület hővesztesége.
• k – a biztonsági tényező.

Példánkban helyettesítsük be Q=9237 W értéket, és számítsuk ki a szükséges kazánteljesítményt.

W=10489×1.2=12587 W.

A biztonsági tényező figyelembevételével a 120 m²-es ház fűtéséhez szükséges kazánteljesítmény körülbelül 13 kW.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Videó-útmutató: hogyan számítsuk ki a ház hőveszteségét és a kazán teljesítményét a Valtec program használatával.

A hőveszteség és a gázkazán teljesítményének szakszerű kiszámítása képletekkel vagy szoftveres módszerekkel lehetővé teszi a berendezés szükséges paramétereinek nagy pontosságú meghatározását, ami lehetővé teszi az indokolatlan üzemanyag-kiadások kizárását.

Kérem, írjon megjegyzéseket az alábbi űrlapon. Mesélje el, hogyan számította ki a hőveszteséget a fűtőberendezés vásárlása előtt a saját nyaralójához vagy vidékházához. Tegyen fel kérdéseket, osszon meg információkat és fotókat a témával kapcsolatban.