Hur man beräknar effekten på en gaspanna för uppvärmning: formler och exempel på beräkning

Innan du projekterar värmesystemet och installerar värmeutrustningen är det viktigt att välja en gaspanna som kan generera den nödvändiga mängden värme för rummet. Därför är det viktigt att välja en enhet med en sådan effekt att dess prestanda är så hög som möjligt och livslängden – lång.

Vi berättar om hur man beräknar effekten hos en gaspanna med hög noggrannhet och med hänsyn till vissa parametrar. I vår artikel beskrivs alla typer av värmeförluster genom öppningar och byggnadskonstruktioner i detalj, och formler för att beräkna dem ges. Ett konkret exempel introducerar dig till detaljerna i beräkningarna.

Vanliga misstag vid val av panna

En korrekt beräkning av gaspannans effekt gör det inte bara möjligt att spara på förbrukningsmaterial utan också att öka enhetens verkningsgrad. Utrustning vars värmeavgivning överstiger det verkliga värmebehovet kommer att fungera ineffektivt, medan en enhet med otillräcklig effekt inte kommer att kunna värma upp rummet ordentligt.

Det finns modern automatiserad utrustning som självständigt reglerar gastillförseln, vilket eliminerar onödiga kostnader. Men om en sådan panna arbetar på gränsen av sin kapacitet, minskar dess livslängd.

Som ett resultat minskar utrustningens verkningsgrad, delar slits snabbare, och kondens bildas. Därför uppstår behovet av att beräkna optimal effekt.

Det finns en uppfattning om att pannans effekt enbart beror på rummets golvyta, och att för varje bostad är en beräkning på 100 W per kvadratmeter optimal. Därför, för att välja pannans effekt för till exempel ett hus på 100 kvm, behövs utrustning som producerar 100*10=10 000 W eller 10 kW.

Sådana beräkningar är helt felaktiga på grund av uppkomsten av nya ytmaterial och förbättrade isoleringsmaterial, som minskar behovet av att köpa utrustning med hög effekt.

Effekten för gaspanna väljs med hänsyn till bostadens individuella egenskaper. Korrekt vald utrustning kommer att fungera så effektivt som möjligt med minimal bränsleförbrukning.

Beräkning av effekten för gaspanna för uppvärmning kan göras på två sätt – manuellt eller med hjälp av det speciella programmet Valtec, som är avsett för professionella högprecisionsberäkningar.

Den nödvändiga effekten hos utrustningen beror direkt på rummets värmeförluster. Genom att känna till värmeförlustvärdet kan man beräkna effekten för gaspannan eller någon annan värmare.

Vad är värmeförluster i rummet?

Varje rum har vissa värmeförluster. Värme går ut genom väggar, fönster, golv, dörrar, tak, så gaspannans uppgift är att kompensera mängden värme som försvinner och säkerställa en viss temperatur i rummet. För detta krävs en viss värmekapacitet.

Erfarenhetsmässigt har det fastställts att den största mängden värme går genom väggar (upp till 70%). Genom tak och fönster kan upp till 30% av värmeenergin försvinna, genom ventilationssystemet – upp till 40%. Minst värmeförluster har dörrar (upp till 6%) och golv (upp till 15%).

Följande faktorer påverkar husets värmeförluster.

• Husets läge. Varje stad har sina klimategenskaper. I beräkningar av värmeförluster måste man ta hänsyn till den kritiska negativa temperaturen som är typisk för regionen, samt medeltemperaturen och uppvärmningssäsongens längd (för noggranna beräkningar med programmet).
• Väggarnas placering i förhållande till väderstreck. Det är känt att vindrosen finns på norra sidan, därför blir värmeförlusten för en vägg i detta område störst. På vintern blåser det kallt kraftigt från väst, norr och öst, så värmeförlusterna för dessa väggar blir högre.
• Ytan på det uppvärmda rummet. Mängden värme som försvinner beror på rummets storlek, väggarnas, takens, fönstrens och dörrarnas yta.
• Värmeteknik för byggnadskonstruktioner. Varje material har sin egen värmemotståndskoefficient och värmeöverföringskoefficient – förmåga att släppa igenom en viss mängd värme. För att ta reda på dessa måste du använda tabelldata och tillämpa vissa formler. Information om väggarnas, takens, golvens sammansättning och tjocklek finns i bostadens tekniska plan.
• Fönster- och dörröppningar. Storlek, modifiering av dörr och fönsterglas. Ju större yta av fönster- och dörröppningar, desto högre värmeförlust. Det är viktigt att ta hänsyn till egenskaperna hos installerade dörrar och fönsterglas vid beräkningar.
• Hänsyn till ventilation. Ventilation finns alltid i huset oavsett om det finns en mekanisk frånluft. Genom öppna fönster ventileras rummet; luftrörelse skapas när ytterdörrar stängs och öppnas, och när människor går från rum till rum, vilket bidrar till att varm luft lämnar rummet och cirkulerar.

Genom att känna till ovanstående parametrar kan du inte bara beräkna husets värmeförlust och bestämma pannans effekt, utan även identifiera platser som behöver extra isolering.

Formler för beräkning av värmeförluster

Dessa formler kan användas för att beräkna värmeförluster inte bara för ett privat hus utan även för en lägenhet. Innan du påbörjar beräkningarna måste du rita en plan över rummet, markera väggarnas placering i förhållande till väderstrecken, ange fönster, dörröppningar samt beräkna måtten på varje vägg, fönster- och dörröppning.

För att bestämma värmeförluster måste du känna till väggens struktur samt tjockleken på de använda materialen. I beräkningarna tas hänsyn till murverk och isolering.

Vid beräkning av värmeförluster används två formler – den första bestämmer värmemotståndet hos omslutande konstruktioner, den andra bestämmer värmeförlusterna.

För att bestämma värmemotståndet används uttrycket:

R = B/K

Här:

• R – värmemotståndet för omslutande konstruktioner, mätt i (m²*K)/W.
• K – värmeledningskoefficienten för materialet som den omslutande konstruktionen är tillverkad av, mätt i W/(m*K).
• B – materialets tjocklek, angiven i meter.

Värmeledningskoefficienten K är en tabellparameter, tjockleken B hämtas från husets tekniska plan.

Värmekonduktivitetskoefficienten är ett tabellvärde som beror på materialets densitet och sammansättning, och kan skilja sig från tabellvärdet. Därför är det viktigt att läsa den tekniska dokumentationen för materialet (+)

Även grundformeln för beräkning av värmeförluster används:

Q = L × S × dT/R

I uttrycket:

• Q – värmeförluster, mätt i W.
• S – ytan av omslutande konstruktioner (väggar, golv, tak).
• dT – skillnaden mellan önskad innertemperatur och utomhustemperatur, mäts och anges i °C.
• R – värdet på konstruktionens värmemotstånd, m²•°C/W, som erhålls från ovanstående formel.
• L – koefficient som beror på väggarnas orientering i förhållande till väderstrecken.

Med nödvändig information till hands kan man manuellt beräkna värmeförlusterna för en given byggnad.

Exempel på beräkning av värmeförluster

Som exempel beräknar vi värmeförlusterna för ett hus med givna egenskaper.

Figuren visar planritningen för huset som vi ska beräkna värmeförlusterna för. När man gör en individuell plan är det viktigt att korrekt bestämma väggarnas orientering i förhållande till väderstrecken, beräkna höjd, bredd och längd på konstruktionen, samt notera placering och storlek på fönster- och dörröppningar (+)

Enligt planen är konstruktionens bredd 10 m, längd – 12 m, takhöjd – 2.7 m, väggarna är orienterade mot norr, söder, öster och väster. I västra väggen finns 3 fönster, två av dem har måtten 1.5×1.7 m, ett – 0.6×0.3 m.

Vid beräkning av taket beaktas isoleringsskiktet, ytbeläggning och takmaterial. Ång- och fuktspärrfilmer som inte påverkar värmeisoleringen beaktas inte.

I södra väggen finns en dörr med måtten 1.3×2 m, samt ett litet fönster på 0.5×0.3 m. På östra sidan finns två fönster på 2.1×1.5 m och ett på 1.5×1.7 m.

Väggarna består av tre lager:

• Beklädnad av väggar med träfiberskiva (isoplatta) utvändigt och invändigt –  1.2 cm vardera, koefficient – 0.05.
• Glasull som ligger mellan väggarna, dess tjocklek 10 cm och koefficient – 0.043.

Värmemotståndet för varje vägg beräknas separat, eftersom konstruktionens orientering i förhållande till väderstrecken, antalet och arean av öppningar beaktas. Resultaten från väggberäkningarna summeras.

Golvet är flerskiktigt och utfört med samma teknik över hela ytan, det består av:

• Hyvlad spontad bräda, dess tjocklek 3.2 cm, värmekonduktivitetskoefficient – 0.15.
• Skikt av torr avjämning av spånskiva med tjocklek 10 cm och koefficient 0.15.
• Isolering – mineralull med tjocklek 5 cm, koefficient 0.039.

Antag att golvet inte har några luckor till källaren eller liknande öppningar som försämrar värmetekniken. Därför görs beräkningen för arean av alla rum med en enda formel.

Taken är gjorda av:

• träskivor 4 cm med koefficient 0.15.
• mineralull 15 cm, dess koefficient – 0.039.
• ång- och fuktspärrskikt.

Antag att takbjälklaget inte heller har någon utgång till vinden ovanför bostads- eller förrådsutrymmet.

Huset ligger i Brjansk oblast, i staden Brjansk, där den kritiska negativa temperaturen är -26 grader. Genom experiment har det fastställts att marktemperaturen är +8 grader. Önskad rumstemperatur är +22 grader.

Beräkning av värmeförluster från väggar

För att hitta väggens totala termiska motstånd måste man först beräkna det termiska motståndet för varje lager.

Skiktet av glasull har en tjocklek på 10 cm. Detta värde måste omvandlas till meter, det vill säga:

B = 10 × 0.01 = 0.1

Vi fick värdet B=0.1. Värmeledningskoefficienten för isoleringen är 0.043. Sätter in data i formeln för termiskt motstånd och får:

R_glas=0.1/0.043=2.32

På liknande sätt, beräknar vi motståndet mot värme för träfiberskivan:

R_träfib=0.012/0.05=0.24

Väggens totala termiska motstånd är lika med summan av det termiska motståndet för varje lager, med tanke på att vi har två lager av träfiberplatta.

R=R_glas+2×R_träfib=2.32+2×0.24=2.8

När vi har bestämt väggens totaa termiska motstånd, kan vi hitta värmeförlusterna. För varje vägg beräknas de separat. Vi beräknar Q för norra väggen.

Tilläggskoefficienter gör det möjligt att i beräkningarna ta hänsyn till värmeförlusterna från väggar som är belägna i olika väderstreck.

Utgående från planen har norra väggen inga fönsteröppningar, dess längd är 10 m, höjd är 2.7 m. Då beräknas väggens area S med formeln:

S_norrvägg=10×2.7=27

Vi beräknar parameter dT. Det är känt att den kritiska omgivningstemperaturen för Brjansk är -26 grader, och önskad rumstemperatur är +22 grader. Då

dT=22-(-26)=48

För norra sidan beaktas en tilläggskoefficient L=1.1.

I tabellen visas värmeledningskoefficienter för några material som används vid byggande av väggar. Som vi ser släper minerallul gennom minmal mängd värme, armerad betong maxmal.

Efter att ha gjort prelminära beräkningar kan man använda formeln för att beräkna värmeförluster:

Q_norrvägg=27×48×1.1/2.8=509 (W)

Vi beräknar värmeförlusterna för västra väggen. Enligt data är det inbygda 3 fönster i den, två av dem har måten 1.5×1.7 m och ett – 0.6×0.3 m. Beräkna arean.

S_västrvägg1=12×2.7=32.4.

Från den totala arean av den västra väggen måste fönsterarean exkluderas, eftersom deras värmeförluster kommer att vara annorlunda. För detta måste arean beräknas.

S_fön1=1.5×1.7=2.55

S_fön2=0.6×0.4=0.24

För beräkning av värmeförluster kommer vi att använda väggarean utan hänsyn till fönstrens area, det vill säga:

S_väst.vägg=32.4-2.55×2-0.24=25.6

För den västra sidan är tilläggskoefficienten 1.05. De erhållna uppgifterna sätts in i grundformeln för värmeförlustberäkning.

Q_väst.vägg=25.6×1.05×48/2.8=461.

Motsvarande beräkningar gör vi för den östra sidan. Här finns 3 fönster, ett har måtten 1.5x1.7 m, de två andra – 2.1x1.5 m. Beräknar deras area.

S_fön3=1.5×1.7=2.55

S_fön4=2.1×1.5=3.15

Arean av den östra väggen är:

S_öst.vägg1=12×2.7=32.4

Från väggens totala area subtraherar vi fönstrens area:

S_öst.vägg=32.4-2.55-2×3.15=23.55

Tilläggskoefficienten för den östra väggen är 1.05. Utifrån uppgifterna beräknar vi värmeförlusterna för den östra väggen.

Q_öst.vägg=1.05×23.55×48/2.8=424

På den södra väggen finns en dörr med måtten 1.3x2 m och ett fönster 0.5x0.3 m. Beräknar deras area.

S_fön5=0.5×0.3=0.15

S_dörr=1.3×2=2.6

Arean av den södra väggen blir:

S_syd.vägg1=10×2.7=27

Bestäm väggarean utan hänsyn till fönster och dörrar.

S_syd.vägg=27-2.6-0.15=24.25

Beräknar värmeförlusterna för den södra väggen med hänsyn till koefficienten L=1.

Q_syd.vägg=1×24.25×48/2.80=416

Efter att ha bestämt värmeförlusterna för varje vägg kan man finna deras totala värmeförluster med formeln:

Q_väggar=Q_syd.vägg+Q_öst.vägg+Q_väst.vägg+Q_nord.vägg

Genom att sätta in värdena får vi:

Q_väggar=509+461+424+416=1810 W

Sammanfattningsvis uppgick väggarnas värmeförluster till 1810 W per timme.

Beräkning av värmeförluster från fönster

Totalt i huset finns 7 fönster, tre av dem har måtten 1.5×1.7 m, två – 2.1×1.5 m, ett – 0.6×0.3 m och ytterligare ett – 0.5×0.3 m.

Fönster med måtten 1.5×1.7 m är PVC-profil tvåglas med energiglas. Av den tekniska dokumentationen framgår att dess R=0.53. Fönster med måtten 2.1×1.5 m är tvåglas med argon och energiglas, har termiskt motstånd R=0.75, fönster 0.6x0.3 m och 0.5×0.3 – R=0.53.

Fönstrens area har beräknats ovan.

S_fön1=1.5×1.7=2.55

S_fön2=0.6×0.4=0.24

S_fön3=2.1×1.5=3.15

S_fön4=0.5×0.3=0.15

Det är också viktigt att ta hänsyn till fönstrens orientering i förhållande till väderstrecken.

Vanligtvis behöver man inte beräkna termiskt motstånd för fönster, denna parameter anges i produktens tekniska dokumentation.

Beräkna värmeförlusterna för västra fönster, med hänsyn till koefficienten L=1.05. På sidan finns 2 fönster med måtten 1.5×1.7 m och ett med 0.6×0.3 m.

Q_fön1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_fön2=0.24×1.05×48/0.53=23

Totalt uppgår de totala förlusterna för västra fönster till

Q_{väst.fönster}=243×2+23=509

På södra sidan finns ett fönster 0,5×0,3, dess R=0,53. Beräkna dess värmeförluster med hänsyn till koefficienten 1.

Q_syd.fönster=0,15*48×1/0,53=14

På östra sidan finns 2 fönster med måtten 2,1×1,5 och ett fönster 1,5×1,7. Beräkna värmeförlusterna med hänsyn till koefficienten L=1,05.

Q_fön1=2.55×1.05×48/0.53=243

Q_fön3=3,15×1,05×48/075=212

Summera värmeförlusterna för östra fönster.

Q_{öst.fönster}=243+212×2=667

Totala värmeförluster för fönster blir:

Q_fönster=Q_{öst.fönster}+Q_syd.fönster+Q_{väst.fönster}=667+14+509=1190

Totalt försvinner 1190 W värmeenergi genom fönstren.

Bestämning av värmeförluster från dörrar

I huset finns en dörr, den är inbyggd i söderväggen, har måtten 1,3×2 m. Enligt databladet är värmeledningsförmågan för dörrmaterialet 0,14, dess tjocklek – 0,05 m. Tack vare dessa värden kan dörrens värmemotstånd beräknas.

R_dörr=0,05/0,14=0,36

För beräkningar behöver man beräkna dess area.

S_dörr=1,3×2=2,6

Efter beräkning av värmemotstånd och area kan värmeförlusterna hittas. Dörren är placerad på södra sidan, så vi använder en extra koefficient på 1.

Q_dörr=2,6×48×1/0,36=347

Totalt försvinner 347 W värme genom dörren.

Beräkning av värmemotstånd för golv

Enligt teknisk dokumentation är golvet flerskiktigt, utfört likadant över hela ytan, har måtten 10x12 m. Beräkna dess area.

S_golv=10×12=210

Golvet består av brädor, spånskiva och isolering.

Från tabellen kan man få reda på värmeledningskoefficienter för vissa material som används för golvbeläggning. Denna parameter kan också anges i materialens tekniska dokumentation och skilja sig från tabellvärdet.

Värmemotståndet måste beräknas för varje golvlager separat.

R_brädor=0,032/0,15=0,21

R_spånskiva=0,01/0,15=0,07

R_isolering=0,05/0,039=1,28

Totala värmemotstånd för golvet är:

R_golv=R_brädor+R_spånskiva+R_isolering=0,21+0,07+1,28=1,56

Med tanke på att marktemperaturen på vintern ligger på +8 grader, blir temperaturskillnaden:

dT=22-8=14

Med hjälp av preliminära beräkningar kan man finna husets värmeförluster genom golvet.

Vid beräkning av värmeförluster för golv beaktas material som påverkar värmeisoleringen (+)

Vid beräkning av värmeförluster för golv tar vi hänsyn till koefficienten L=1.

Q_golv=210×14×1/1,56=1885

Totala värmeförluster för golvet är 1885 W.

Beräkning av värmeförluster genom tak

Vid beräkning av värmeförluster i taket tar du hänsyn till ett lager mineralull och träskivor. Ång- och fuktspärr deltar inte i värmeisoleringsprocessen, så du tar inte hänsyn till det. För beräkningarna behöver du hitta värmemotståndet för träskivorna och mineralullslagret. Du använder deras värmeledningskoefficienter och tjocklek.

R_träskiva=0.04/0.15=0.27

R_min.ull=0.05/0.039=1.28

Det totala värmemotståndet blir summan av R_träskiva och R_min.ull.

R_tak=0.27+1.28=1.55

Takets yta är densamma som golvets.

S_tak = 120

Därefter beräknas takets värmeförluster med hänsyn till koefficienten L=1.

Q_tak=120×1×48/1.55=3717

Totalt försvinner 3717 W genom taket.

I tabellen visas populära isoleringsmaterial för tak och deras värmeledningskoefficienter. Polyuretan är det mest effektiva isoleringsmaterialet, medan halm har den högsta värmeförlustkoefficienten.

För att bestämma husets totala värmeförluster måste du lägga ihop värmeförlusterna för väggar, fönster, dörr, tak och golv.

Q_tot=1810+1190+347+1885+3717=8949 W

För att värma upp huset med de angivna parametrarna behövs en gaspanna som stöder en effekt på 8949 W eller cirka 10 kW.

Bestämning av värmeförluster med hänsyn till infiltration

Infiltration är en naturlig värmeväxlingsprocess med omgivningen som sker när människor rör sig i huset, när ytterdörrar och fönster öppnas.

För att beräkna värmeförluster genom ventilation kan du använda formeln:

Q_inf=0.33×K×V×dT

I uttrycket:

• K är den beräknade luftväxlingsfrekvensen. För vardagsrum används koefficienten 0,3, för uppvärmda rum 0,8, för kök och badrum 1.
• V är rummets volym, beräknad med hänsyn till höjd, längd och bredd.
• dT är temperaturskillnaden mellan omgivningen och husets bostadsdel.

Samma formel kan användas om rummet har mekanisk ventilation.

Om huset har mekanisk ventilation måste du använda samma formel som för infiltration, men ersätt K med frånluftsfläktens parametrar och beräkna dT med hänsyn till inkommande lufttemperatur.

Rummets höjd är 2,7 m, bredd 10 m, längd 12 m. Med dessa data kan du hitta dess volym.

V=2.7 × 10 × 12=324

Temperaturskillnaden blir

dT=48

Som koefficient K tar du värdet 0,3. Då

Q_inf=0.33×0.3×324×48=1540

Till den totala beräkningsindikatorn Q måste du lägga till Q_inf. Slutligen

Q_tot=1540+8949=10489.

Totalt med infiltration blir husets värmeförluster 10489 W eller 10.49 kW.

Beräkning av pannans effekt

Vid beräkning av pannans effekt måste en säkerhetsfaktor på 1.2 användas. Det vill säga effekten blir:

W = Q × k

Här:

• Q – byggnadens värmeförluster.
• k – säkerhetsfaktorn.

I vårt exempel sätter vi in Q=9237 W och beräknar den nödvändiga pannans effekt.

W=10489×1.2=12587 W.

Med hänsyn till säkerhetsfaktorn är den nödvändiga pannans effekt för uppvärmning av ett hus på 120 m² ungefär 13 kW.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Videoinstruktion: hur man beräknar värmeförluster i hemmet och pannans effekt med programmet Valtec.

En korrekt beräkning av värmeförluster och gaspannans effekt med formler eller programmatiska metoder gör det möjligt att med hög precision bestämma nödvändiga utrustningsparametrar, vilket gör det möjligt att eliminera oskäliga bränslekostnader.

Skriv gärna kommentarer i blockformuläret nedan. Berätta om hur du beräknade värmeförluster innan du köpte uppvärmningsutrustning för din egen dacha eller ditt lantställe. Ställ frågor, dela information och bilder om ämnet.