Raumweise Heizlastberechnung: Der Weg zur optimalen Wärmepumpe

Dzisiaj, kiedy liczy się każdy metr kwadratowy i każda jednostka energii, w duchu efektywności energetycznej, ochrony środowiska i maksymalnego komfortu życia, firmy rzemieślnicze, konsultanci energetyczni i właściciele domów nie mogą uniknąć obliczania obciążenia ogrzewania według pomieszczeń. Ale co dokładnie kryje się za tym terminem? I dlaczego odgrywa tak decydującą rolę w wyborze optymalnej pompy ciepła?

Obliczanie obciążenia ogrzewania po pomieszczeniu służy do określenia dokładnego zapotrzebowania na ciepło dla każdego pomieszczenia w budynku. Jest to nie tylko konieczność techniczna, ale także zapewnia, że każdy zakątek naszego domu otrzymuje odpowiednią ilość ciepła. W tym poście omówimy ten proces, wyjaśnimy jego rolę w wyborze odpowiedniej pompy ciepła i wyjaśnimy, dlaczego te pozornie małe obliczenia mogą mieć duży wpływ na nasze środowisko i nasze portfele. Przyjrzyjmy się więc bliżej cieplowi w naszych pokojach i dlaczego stworzenie energooszczędnego domu wymaga czegoś więcej niż tylko termostatu.

Podstawy obliczania obciążenia cieplnego: dlaczego jest to niezbędne?

Różnica między Obliczanie obciążenia cieplnego i obciążenia ogrzewania pomieszczeń po pomieszczeniu

Umierać obciążenie cieplne Lub nawet pojemność grzewcza Opisuje ilość energii, której system grzewczy potrzebuje do ogrzewania i utrzymania budynku w temperaturze pokojowej około 20-22°C, nawet w najzimniejsze dni w roku. Jest to praktycznie „wydajność”, którą muszą spełniać nasze systemy grzewcze. Należy zauważyć, że chodzi nie tylko o kompensację strat ciepła, ale także o dostosowanie się do zmieniających się warunków klimatycznych i różnych wzorców użytkowania pomieszczeń. Ten pobór ciepła jest wyrażany w watach (W) lub kilowatach (kW) i uwzględnia różnice regionalne, w zależności od dokładnego położenia temperatur zewnętrznych (mapa klimatyczna) jest obliczany w temperaturze około -10°C i chłodniej. Obciążenie grzewcze można skutecznie zmniejszyć dzięki ukierunkowanym środkom izolacji termicznej.

Umierać obliczanie obciążenia ogrzewania pomieszczeń po pomieszczeniu idzie o krok dalej. Zamiast dokonywać ogólnych obliczeń dla całego budynku, przygląda się każdemu pomieszczeniu indywidualnie. Oznacza to, że w obliczeniach uwzględniono specyficzne wymagania i warunki każdego pomieszczenia — takie jak wielkość, izolacja, liczba i rodzaj okien oraz wiele innych czynników. Rezultatem jest dostosowane do każdego pomieszczenia rozwiązanie grzewcze, które zapewnia zarówno komfort, jak i wydajność. Oznacza to, że wszystkie powierzchnie grzewcze mogą być zaprojektowane w taki sposób, aby każde pomieszczenie mogło być ogrzewane zgodnie z rzeczywistym zapotrzebowaniem na ciepło.

Niestety, w wielu przypadkach obciążenie cieplne nie jest prawidłowo określone. W Niemczech badania Niemieckiej Federalnej Fundacji Środowiska wykazały, że kotły są często prawie dwa do trzech razy większe, niż faktycznie muszą być (link). Prowadzi to nie tylko do wyższych kosztów nabycia, ale także do nieefektywnej pracy, a tym samym do większych kosztów codziennych. Oto niektóre z problemów, które powstają w rezultacie:

• Pompy w systemie są ponadgabarytowe i zużywają niepotrzebną ilość energii elektrycznej.
• Nowoczesne, wydajne kotły nie działają najlepiej (zwiększone zużycie).
• Należy również wziąć pod uwagę zachowanie użytkownika, ustawienia sterownika i hydrauliczną integrację źródła ciepła. Przeczytaj więcej na ten temat w naszym artykule na temat równoważenia hydraulicznego metodą B.

Dlatego przy modernizacji kotłów konieczne jest precyzyjne określenie aktualnego obciążenia cieplnego w celu określenia mocy generatora ciepła. Dotyczy to w szczególności starszych budynków, gdzie często nie ma dokumentacji na temat współczynników przenikania ciepła (wartości U, dawniej znane jako wartości k). Historycznie rzecz biorąc, wiele starszych kotłów miało tendencję do przewymiarowania, a z biegiem czasu budynki zostały zoptymalizowane energetycznie - dzięki takim środkom, jak izolacja zewnętrzna lub instalacja nowych okien. Dlatego ryzykowne jest zaakceptowanie mocy grzewczej poprzedniego kotła na ślepo i bez dalszych obliczeń.

‍

Normy DIN EN 12831:2017 i DIN/TS 12831-1:2020-04

Aby zapewnić prawidłowe przeprowadzenie obliczeń obciążenia cieplnego, stosuje się standardową procedurę, która jest opisana w Z 12831 jest naprawiony.

Umierać Z 12831:2017 jest normą europejską, która jest metodą określania standardowego obciążenia cieplnego poszczególnych pomieszczeń, części budynków i budynków kompletnych. Standardowe obciążenie cieplne definiuje się jako moc cieplną wymaganą do zapewnienia określonej standardowej temperatury wewnętrznej w określonych standardowych warunkach zewnętrznych.

Umierać DIN/TS 12831-1:2020 -04 to specyfikacja techniczna opracowana specjalnie do obliczania obciążenia ogrzewania pomieszczeń po pomieszczeniu. Opiera się na uznanej metodzie obliczania obciążenia cieplnego zgodnie z DIN EN 12831-1:2017, sekcja 6, szczegółowa procedura standardowa. Metoda ta stanowi bardzo precyzyjną podstawę do projektowania systemów grzewczych, ale wymaga kompleksowej znajomości parametrów geometrycznych i termotechnicznych. Chociaż może to skutkować dużym wysiłkiem w niektórych kontekstach, takich jak zmiany inżynieryjne zakładów lub podczas oceny istniejących budynków, DIN EN 12831-1:2017 przedstawia również uproszczone procedury w punktach 7 i 8. Są to dostosowania do szczegółowej procedury standardowej i nadają się do sytuacji, w których dostępnych jest lub koniecznych jest mniej szczegółów. Należy podkreślić, że specyfikacja ta obejmuje zarówno szczegółowe, jak i uproszczone procedury, a także zawiera, w specjalnej sekcji, procedurę grubszego określania obciążenia grzewczego budynku poprzez pomiar ilości ciepła lub zużycia.

‍

Elementy budowlane: Jak wpływają na straty ciepła?

Budynek to coś więcej niż tylko cztery ściany i dach. Składa się z różnych elementów i materiałów, z których wszystkie mają różny wpływ na obciążenie grzewcze i efektywność energetyczną. Kluczem do optymalizacji zużycia energii i zmniejszenia strat ciepła jest zrozumienie roli każdego z tych elementów.

‍

Straty ciepła przez otoczkę budynku

Mówiąc najprościej, straty ciepła wynikają z kombinacji:

transmisyjne straty ciepła - Straty spowodowane powłoką budynku

Straty te są spowodowane przewodzeniem ciepła w obrębie elementów w otoczeniu budynku. Oblicza się je przez pomnożenie powierzchni każdego składnika przez jego współczynnik przenikania ciepła (wartość U) i różnicę temperatur między wnętrzem a zewnętrzem.

Strata ciepła wentylacyjna - Straty spowodowane wentylacją

Straty te są spowodowane wymianą powietrza między wnętrzem budynku a powietrzem zewnętrznym. Ilość utraconego ciepła zależy od ilości wymienianego powietrza, różnicy temperatur między powietrzem wewnętrznym i zewnętrznym oraz właściwej pojemności cieplnej powietrza.

Dodatkowa wydajność grzewcza - Dodatkowa moc wymagana z powodu przerwanego trybu ogrzewania, np. redukcja czasu nocnego

Gdy ogrzewanie jest wyłączone lub wyłączone w nocy lub w innym czasie w celu oszczędzania energii, budynek naturalnie się ochładza. Po tej przerwie grzewczej, aby ponownie osiągnąć pożądaną temperaturę pokojową, należy zapewnić wyższy dopływ energii niż w zwykłym trybie ogrzewania. To dodatkowe źródło energii jest określane jako dodatkowa moc grzewcza.

Poprzez tzw. „Proces koperty” Całkowite obciążenie grzewcze budynku oblicza się poprzez połączenie strat ciepła przenoszenia i wentylacji oraz, w stosownych przypadkach, dodatkowej mocy grzewczej. Metoda określa obciążenie cieplne budynku na podstawie strat ciepła występujących przez otoczenie budynku (tj. ściany zewnętrzne, dach, okna, drzwi, podłogi przeciwko nieogrzewanym pomieszczeniom lub gruncie). Ale jaki jest skład tej koperty budynku?

‍

Geometria i wielkość budynku

Im większa powierzchnia podłogi i objętość budynku, tym więcej jest potencjalnie powierzchni, przez którą może uciec ciepło. Duży budynek z wieloma pokojami i dużą powierzchnią podłogi będzie na ogół wymagał więcej energii do ogrzewania niż mniejszy budynek o podobnych właściwościach izolacyjnych. Kształt budynku może wpływać na liczbę mostów termicznych. Most termiczny to obszar w otoczeniu budynku (połączenia balkonowe, ramy okienne, kanały wentylacyjne), w którym ciepło jest przekazywane szybciej niż w sąsiednich obszarach. Złożone kształty budynków, takie jak te z wieloma narożnikami, występami lub wgłębieniami, mogą mieć więcej potencjalnych mostków cieplnych niż proste, zwarte kształty budynków.

Przykład: Wyobraź sobie dwa budynki. Pierwszy to prosty prostokątny budynek bez wielu cech architektonicznych. Drugi budynek ma tę samą powierzchnię, ale jest znacznie bardziej złożony, z kilkoma wykuszowymi oknami, balkonami i różnymi kształtami dachu.

Oba budynki mają tę samą powierzchnię podłogi, ale drugi budynek ze względu na swój złożony kształt ma więcej przestrzeni zewnętrznej (np. ściany i dach), przez którą może uciec ciepło. Ponadto wiele detali architektonicznych, takich jak wykusze i balkony, oferuje potencjalne lokalizacje mostów termicznych. Dlatego nawet jeśli drugi budynek ma taką samą izolację jak pierwszy budynek, może mieć wyższe zapotrzebowanie na ogrzewanie.

‍

Ważne Elementy obwiedni budynku

• ściany zewnętrzne: Zewnętrzne ściany budynku są głównymi barierami oddzielającymi wnętrze od zewnętrznych warunków klimatycznych. Ich budowa, grubość i zastosowane materiały mają znaczący wpływ na to, ile ciepła jest przenoszone z budynku na zewnątrz lub z zewnątrz do wewnątrz. Różne materiały mają różne przewodności cieplne. Na przykład beton przewodzi ciepło lepiej niż drewno. Oznacza to, że bez dodatkowej izolacji ściana wykonana z czystego betonu przenosiłaby zimą więcej ciepła z wnętrza budynku na zewnątrz niż ściana drewniana. Ważna jest również grubość ściany. Grubsza ściana generalnie zapewnia lepszą odporność termiczną niż cieńsza. Materiały izolacyjne są specjalnie zaprojektowane, aby zminimalizować przepływ ciepła. Mają niską przewodność cieplną i dlatego mogą znacznie zmniejszyć straty ciepła transmisyjnego ściany zewnętrznej. Oznacza to, że pomimo niższych temperatur zewnętrznych temperatura wewnętrzna dobrze izolowanego budynku może być stabilna bez nadmiernego obciążania systemów grzewczych.

• Okna i drzwi zewnętrzne: Okna i drzwi zewnętrzne są często krytycznymi obszarami pod względem strat ciepła w budynku. Podczas gdy ściany, dach i podłoga są często pokryte grubymi warstwami izolacji, okna i drzwi, jeśli nie są odpowiednio dobrane i zainstalowane, mogą spowodować znaczne straty energii. Proste przeszklenie składa się tylko z jednej warstwy szkła i dlatego zapewnia niewielką odporność na przenoszenie ciepła. Rezultatem są wysokie straty ciepła, które mogą prowadzić do wysokich kosztów ogrzewania, szczególnie w chłodniejszych miesiącach. Podwójne oszklenie, jak sama nazwa wskazuje, wykorzystuje dwie warstwy szkła oddzielone przestrzenią. Szczelina ta, często wypełniona gazem obojętnym, takim jak argon, działa jako warstwa izolacyjna i znacznie zmniejsza straty ciepła. Potrójne oszklenie idzie o krok dalej i wykorzystuje trzy warstwy szkła. Drzwi zewnętrzne odgrywają równie ważną rolę jak okna, jeśli chodzi o ocieplenie budynku. Mimo że zwykle zajmują mniejszą powierzchnię w porównaniu z oknami, słabo izolowane lub nieszczelne drzwi mogą powodować znaczne straty ciepła. Większość nowoczesnych drzwi zewnętrznych składa się z rdzenia z materiału izolacyjnego otoczonego trwałymi materiałami zewnętrznymi, takimi jak drewno, metal lub plastik. Wybór materiałów wpływa nie tylko na wygląd i bezpieczeństwo drzwi, ale także na ich właściwości izolacyjne. Na przykład drzwi z litego drewna często zapewniają dobrą naturalną izolację, podczas gdy drzwi metalowe, chyba że są wyposażone w przerywacz termiczny, mogą prowadzić do wyższych strat ciepła. Często pomijanym aspektem drzwi zewnętrznych są uszczelki, które są zużyte lub przeciekają. Dobrze dobrany i wbudowany próg drzwi może również pomóc zminimalizować straty ciepła i zapobiec przeciągom.

• Dach i sufit: Dach budynku ma trudne zadanie ochrony przed wszelkimi przeciwnościami pogodowymi, od palącego letniego słońca po mroźne zimowe mrozy. Właśnie dlatego, że ciepło naturalnie wzrasta w górę, niewystarczająco izolowany dach może stać się jednym z głównych punktów strat ciepła wytwarzanego w budynku. Dach składa się zwykle z kilku warstw, począwszy od pokrycia zewnętrznego (np. dachówki, łupek lub blacha) po podstawę, materiały izolacyjne i sufit wewnętrzny. Izolacja odgrywa w tym kluczową rolę. Nowoczesne materiały izolacyjne, takie jak wełna mineralna, celuloza lub włókna drzewne, mają doskonałe właściwości izolacyjne i mogą znacznie zmniejszyć straty ciepła. Nachylenie dachu może również mieć wpływ na straty ciepła. Stromo pochyły dach ma większą powierzchnię niż dach płaski i dlatego potencjalnie oferuje więcej miejsca na utratę ciepła, szczególnie jeśli nie jest odpowiednio izolowany. Jednak stok może również oferować korzyści, na przykład poprzez lepsze odprowadzanie wody deszczowej lub śniegu. Sufity w domu, w szczególności sufit na najwyższym piętrze, który graniczy bezpośrednio z dachem, są również ważne dla izolacji termicznej. Mogą tu występować mostki termiczne, na przykład w wyniku przenikania światła lub wentylacji, które zwiększają straty ciepła. Dlatego ważne jest, czy sufit przylega do ogrzewanego lub nieogrzewanego pomieszczenia.

• Podłogi: Podłogi to te części budynku, które są w stałym kontakcie z mieszkańcami. Zimna podłoga może zatem bezpośrednio pogorszyć nasze samopoczucie, a jednocześnie być wskaźnikiem nieefektywnego wykorzystania ciepła. Podłogi leżące bezpośrednio na ziemi lub mające kontakt z nieogrzewanymi piwnicami są szczególnie podatne na straty ciepła. Podłoże ma stałą, zwykle niską temperaturę i dlatego może usuwać ciepło z pomieszczeń nad nią, jeśli nie ma odpowiedniej izolacji. Zimne powietrze może krążyć w nieogrzewanych piwnicach, które również czerpią ciepło z podłóg pomieszczeń powyżej. Skuteczna warstwa izolacyjna pod podłogą, np. wykonana z celulozy lub włókien drzewnych, może znacznie zmniejszyć przenoszenie ciepła na ziemię lub do piwnicy. Rodzaj wykładziny podłogowej może również przyczynić się do izolacji termicznej: dywany i drewniane podłogi zapewniają dodatkową warstwę izolacji, podczas gdy płytki, choć przyjemnie chłodne latem, mogą przewodzić więcej ciepła zimą.

‍

Znaczenie stanu budowy i środków izolacji termicznej

Stan, w którym znajduje się budynek, ma znaczący wpływ na straty ciepła. Stare budynki zbudowane przed wprowadzeniem nowoczesnych przepisów i technik budowlanych są zwykle mniej energooszczędne niż nowe budynki. Dlatego przy renowacji starych budynków szczególnie ważne jest sprawdzenie środków izolacji termicznej i, jeśli to konieczne, ich optymalizacja.

Stan budynku decyduje o tym, jak skutecznie utrzymuje ciepło. W szczególności stare budynki, które często były budowane przed surowszymi normami energetycznymi, często mają znaczące słabości w izolacji termicznej. Na przykład energia może zostać niepotrzebnie stracona z powodu przeciekających okien lub słabo izolowanych ścian. Rezultat: wyższe koszty ogrzewania i nieprzyjemny klimat w pomieszczeniach.

Jeśli przeprowadzasz się do starego budynku lub posiadasz taki budynek, środki izolacji termicznej są często kluczem do znacznych oszczędności energii. Środki izolacji termicznej mogą przybrać formę dodatkowej izolacji, wymiany okien lub drzwi, a nawet zastosowania specjalnych metod uszczelniania. Środki te zmniejszają straty ciepła i pomagają zmniejszyć obciążenie ogrzewania, a tym samym także koszty ogrzewania. Pomyśl o staromiejskim domu, którego piękne, ale stare drewniane okna mogą wyglądać uroczo, ale ciągle wpuszczają zimne powietrze. Zastąpienie takich okien nowoczesnymi modelami z podwójnymi lub potrójnymi szybami może znacznie zmniejszyć wymianę ciepła, a tym samym zapewnić cieplejszy dom przy niższych kosztach ogrzewania.

Jeżeli nie są dostępne dokładniejsze dane dotyczące współczynników przenikania ciepła poszczególnych komponentów, wartości U określa się zgodnie z normą DIN 12831 na podstawie typologii budynku.

‍

Optymalizacja powierzchni grzewczej: W jaki sposób konstrukcja powierzchni grzewczej wpływa na zużycie energii?

Konstrukcja powierzchni grzewczej odgrywa ważną rolę, jeśli chodzi o efektywność ogrzewania budynku. Nie tylko wybór odpowiednich grzejników czy wymienników ciepła, ale także ich prawidłowe rozmiarowanie ma bezpośredni wpływ na zużycie energii i wynikające z tego koszty ogrzewania.

‍

Wybór systemu grzewczego

Istnieją różne rodzaje systemów grzewczych, od tradycyjnych grzejników grzejnikowych po grzejniki podłogowe lub ścienne. Każdy system ma swoje zalety i wady pod względem wymiany ciepła.

• grzejnik: Klasyczne grzejniki generują ciepło konwekcyjne, które powoduje podnoszenie się ciepłego powietrza i opadanie zimnego powietrza. Może to prowadzić do różnic temperatur w pomieszczeniu, zwłaszcza między podłogą a sufitem. Grzejniki są powszechną formą emisji ciepła, szczególnie w wielu starszych budynkach. Zwykle nagrzewają się szybko i mogą przenosić ciepło do pomieszczenia w bardzo krótkim czasie. Jednak ich wydajność i wydajność zależą w dużej mierze od ich wielkości, konstrukcji i rozmieszczenia w pomieszczeniu. Często są one umieszczane pod oknami, aby zrekompensować przepływy zimnego powietrza, ale może to prowadzić do utraty ciepła.
• Systemy ogrzewania podłogowego i ściennego: Systemy te rozprowadzają ciepło na większej powierzchni i wykorzystują ciepło promieniujące. Stwarza to bardziej równomierny rozkład temperatury w pomieszczeniu, co zwiększa komfort i zmniejsza zużycie energii, ponieważ trzeba zrekompensować mniejsze wahania temperatury. Przy odpowiednim rozmiarze ogrzewanie podłogowe może spowodować mniejsze zużycie energii, ponieważ działa wydajnie przy niższych temperaturach przepływu. Dodatkową zaletą jest to, że jest niewidoczny i dlatego nie zajmuje żadnej innej przestrzeni użytkowej.

‍

Odpowiedni rozmiar

Nadwymiarowanie lub podwymiarowanie powierzchni grzewczych może znacząco wpłynąć na zużycie energii. Grzejnik, który jest zbyt duży w małym pomieszczeniu, spowoduje szybki wzrost temperatury, co może prowadzić do nadmiernego zużycia energii. I odwrotnie, zbyt mały grzejnik nie może zapewnić wystarczającej ilości ciepła w dużym pomieszczeniu, co powoduje, że system grzewczy działa stale, aby osiągnąć pożądaną temperaturę.

Wymiary powierzchni grzewczych znacząco wpływają zatem na wydajność i zużycie energii systemu grzewczego. Zwłaszcza, gdy chcesz uniezależnić się od paliw kopalnych i coraz częściej używać pomp ciepła jako źródła ciepła, właściwy układ powierzchni grzewczych staje się tym bardziej istotny.

Stare budynki są często wyposażone w systemy grzewcze oparte na wysokich temperaturach przepływu i powrotu, takich jak 75°C i 65°C. Z drugiej strony pompy ciepła działają szczególnie wydajnie w niskich temperaturach przepływu. Dla ich efektywnego wykorzystania ważne jest zatem, aby ciepło było emitowane w budynku przez powierzchnie grzewcze, które mogą zapewnić odpowiednią moc cieplną nawet w niższych temperaturach.

Terminy „przepływ” i „przepływ powrotny” odnoszą się do obiegu wody grzewczej w systemie grzewczym.

• temperatura przepływu: Opisuje temperaturę wody, gdy pochodzi ona ze źródła ciepła (np. kotła lub pompy ciepła) i wchodzi do systemu grzewczego, takiego jak grzejniki lub ogrzewanie podłogowe. Oznacza to, że woda ma temperaturę przepływu, gdy jest w drodze do uwolnienia ciepła w pomieszczeniach. Wyższa temperatura przepływu zwykle oznacza również większe zużycie energii, ponieważ woda musi być bardziej podgrzewana.‍
• temperatura powrotu: Po przeniesieniu ciepła przez wodę grzewczą do pomieszczeń przepływa z powrotem do źródła ciepła, aby ponownie podgrzać. Temperatura wody w tym momencie jest znana jako temperatura powrotu. Zwykle jest niższa niż temperatura przepływu, ponieważ woda chłodzi się, gdy przepływa przez grzejniki lub ogrzewanie podłogowe.

Różnica między temperaturą przepływu i powrotu jest również znana jako”rozprzestrzeniać się„oznacza. Zoptymalizowany rozrzut jest wskaźnikiem dobrze wyregulowanego systemu grzewczego. Decydujący jest stosunek temperatury przepływu i powrotu.

Dzięki rozległej ekspansji ogrzewanie podłogowe może zapewnić przyjemną temperaturę pokojową nawet w niskich temperaturach. Z drugiej strony w budynkach z klasycznymi grzejnikami należy dokładnie sprawdzić, czy istniejące powierzchnie grzewcze mogą zapewnić wymagane ciepło nawet przy niskiej temperaturze przepływu.

Wymiary powierzchni grzewczych mają bezpośredni wpływ na temperaturę przepływu wymaganą przez system grzewczy. Serce pompy ciepła, sprężarka, podnosi temperaturę czynnika chłodniczego. Im niższa różnica temperatur między źródłem ciepła (np. powietrzem gruntowym lub zewnętrznym) a wymaganą temperaturą przepływu, tym wydajniej może pracować pompa ciepła.

Na przykład, jeśli temperatura przepływu zostanie obniżona w budynku z klasycznymi grzejnikami, grzejniki te nie mogą emitować wystarczającej ilości ciepła w niektórych pomieszczeniach. Dlatego ważne jest, aby z góry dokładnie określić, jaka moc grzewcza jest wymagana w poszczególnych pomieszczeniach i czy istniejące grzejniki mogą nadal ją dostarczać nawet przy niższej temperaturze przepływu. W niektórych przypadkach może być konieczne zainstalowanie większych grzejników lub zasadnicze przemyślenie systemu grzewczego.

‍

Obliczanie obciążenia grzewczego w pomieszczeniu: Jak określić optymalne zaopatrzenie w ciepło?

Obliczanie obciążenia grzewczego według pomieszczeń jest istotnym krokiem w określaniu zapotrzebowania cieplnego budynku i optymalnego zaopatrzenia w ciepło. Umożliwia precyzyjne określenie zapotrzebowania na ciepło każdego pomieszczenia, a tym samym przyczynia się do wydajnego i opłacalnego planowania ogrzewania.

Straty ciepła są nieuniknione w każdym budynku. Wynikają one z czynników opisanych powyżej, które są bezpośrednio związane z charakterystyką konstrukcyjną i użytkowaniem budynku. The transmisyjne straty ciepła jest jednym z tych czynników, który występuje bezpośrednio przez otoczenie budynku, takie jak ściany zewnętrzne, dach i okna. Aby obliczyć tę stratę, konieczne jest zrozumienie Wartość U i współczynnik przenikania ciepła zdecydowanie. Wartości te zapewniają wgląd w wydajność izolacji komponentów, a tym samym na to, jak dobrze mogą zatrzymać lub tracić ciepło.

W tym samym czasie, Strata ciepła wentylacyjna , który opisuje straty ciepła spowodowane wymianą powietrza między wnętrzem budynku a powietrzem zewnętrznym. Na tę stratę znaczący wpływ ma wymiana powietrza, która z kolei zależy od gęstości budynku i objętości pomieszczenia.

Wreszcie, jest Dodatkowa wydajność grzewcza, która dotyczy w szczególności masy magazynowej budynku. Masa magazynowa budynku - lekka lub ciężka - odgrywa decydującą rolę, jeśli chodzi o to, jak szybko budynek musi zostać podgrzany po opuszczeniu.

Jest zatem oczywiste, że prawidłowe zrozumienie tych trzech elementów — strat ciepła transmisyjnych spowodowanych wartościami U, strat ciepła wentylacyjnych spowodowanych wymianą powietrza i dodatkowej mocy grzewczej przez masę magazynową — jest niezbędne do określenia optymalnego dopływu ciepła do budynku. W dalszej części przyjrzymy się tym czynnikom bardziej szczegółowo, a w szczególności, jak są one brane pod uwagę przy obliczaniu obciążenia ogrzewania po pomieszczeniu.

‍

Metody precyzyjnego obliczania obciążenia cieplnego

Istnieją różne metody obliczania obciążenia cieplnego pomieszczenia lub całego budynku. Podstawowa idea jest zawsze taka sama: określa się, ile ciepła jest potrzebne do utrzymania określonej temperatury w pomieszczeniu, podczas gdy na zewnątrz panują niższe temperatury. W celu określenia tego zapotrzebowania na ciepło brane są pod uwagę takie aspekty, jak jakość izolacji budynku, rodzaj i jakość okien i drzwi oraz wielkość i orientacja pomieszczeń. Specjalistyczne programy, takie jak autarc, pomagają w przeprowadzeniu tych złożonych obliczeń. Przeczytaj więcej na ten temat w naszym poście na blogu: Porównanie najlepszych rozwiązań programowych do planowania pomp ciepła.

‍

Znaczenie wartości U i współczynników przenikania ciepła: podstawowe czynniki obliczania obciążenia cieplnego

W obliczaniu obciążenia cieplnego, terminy takie jak Wartość U i współczynnik przenikania ciepła kluczową rolę. Wartość U wskazuje, jak dobrze komponent jest izolowany. Im niższa wartość U, tym lepsza izolacja. Z drugiej strony współczynnik przenikania ciepła opisuje, ile ciepła jest przenoszone przez składnik. Te dwie wartości są niezbędne, aby zrozumieć, ile ciepła traci budynek i ile należy dostarczyć, aby osiągnąć pożądaną temperaturę w pomieszczeniu.

Wartości U: Pokazują one, ile ciepła jest przenoszone na powierzchnię 1m² elementu (takiego jak okno, drzwi, sufit) przy różnicy temperatur 1°C. Niska wartość U oznacza lepszą izolację elementu. Wzór: U = 1/ (suma rezystancji warstw)

Również ważne:

• Nieznane wartości U: Jeśli dokładne wartości U nie są znane, stosowane są typowe wartości oparte na wieku komponentu z tabel DIN EN 12831 (różne grupy wiekowe konstrukcji od 1918 do 1995).
• Ryczałtowa dopłata za most cieplny: Standardowa dopłata w wysokości 0,10 W/m²·K dla mostków termicznych jest brana pod uwagę w celu zrekompensowania nieoczekiwanych strat ciepła.
• temperatura pokojowa: Zakłada się jednolitą temperaturę w pomieszczeniu 20°C, chyba że uzgodniono inne konkretne wartości.
• Uproszczone współczynniki korekcji temperatury: W zależności od położenia elementu, np. czy graniczy z nieogrzewanym pomieszczeniem czy podłożem, stosuje się standaryzowane współczynniki korekcyjne.

Luftwechsel: Określenie strat ciepła z wentylacji wymaga wiedzy o tym, jak intensywnie i często pomieszczenie jest wentylowane. Uwzględniane są takie czynniki, jak gęstość zabudowy i objętość pomieszczenia. Należy wziąć pod uwagę dodatkowe kwestie dotyczące budynków przemysłowych lub systemów budynków z systemami wentylacyjnymi.

Współczynnik wymiany powietrza wskazuje, jak często cała objętość pomieszczenia jest zastępowana nowym powietrzem na godzinę. Należy jednak pamiętać, że stawka ta niekoniecznie oznacza, że całe pomieszczenie jest zalane świeżym powietrzem. Wynika to z faktu, że geometria pomieszczenia ma również znaczący wpływ na rozkład dostarczanego powietrza zewnętrznego.

W sytuacjach, w których obecni ludzie są głównym źródłem emisji z obcego powietrza, na przykład w biurach lub magazynach, szybkość wymiany powietrza wynosząca 1/h poprzez swobodną wentylację może być zarówno osiągalna, jak i wystarczająca. Oznacza to, że całe powietrze w pomieszczeniu jest odnawiane raz na godzinę.

Również ważne:

• Szczelność budynku: Na podstawie założonej gęstości zabudowy przyjmuje się wytyczne, takie jak „istniejący budynek - szczelny” [n = 0,25 h/1], „istniejący budynek - mniej szczelny” [n = 0,5 h/1] i „istniejący budynek - przeciekający” [n = 1,0 h/1].
• Obliczanie objętości: Objętość budynku musi być określona w celu dokładnego obliczenia strat ciepła wentylacyjnego. Stosuje się tu standardową temperaturę zewnętrzną zgodnie z DIN EN 12831.

Masa magazynowa: Masa magazynowa odnosi się do zdolności materiału budowlanego lub konstrukcji do magazynowania ciepła i powolnego uwalniania go ponownie. Materiały o dużej gęstości, takie jak kamień, beton lub cegła, zwykle mają dużą masę magazynową. Po podgrzaniu uwalniają to ciepło powoli przez wiele godzin lub nawet dni, nawet gdy źródło ogrzewania nie jest już aktywne. Obecność masywnych komponentów o dużej masie magazynowej w budynku może skutkować zmniejszeniem wymaganej mocy grzewczej. Dzieje się tak, ponieważ materiały te mają tendencję do magazynowania i równomiernego uwalniania ciepła przez dłuższy czas, zmniejszając wahania temperatury. I odwrotnie, oznacza to, że budynki o mniejszej masie magazynowej szybciej reagują na zmiany temperatury i dlatego mogą wymagać większej wydajności grzewczej w celu utrzymania stałej temperatury wewnętrznej.

Również ważne:

• Wymiary budynku: Lekka masa budowlana (l) występuje na przykład w konstrukcjach z podwieszanymi sufitami, podniesionymi podłogami lub lekkimi ścianami. Przechowują mniej ciepła i dlatego mogą szybciej reagować na zmiany temperatury. Średniej lub ciężkiej masy budowlanej ma zastosowanie w przypadku betonowych sufitów, ścian lub podłóg i murów. Mają większą pojemność magazynową i emitują ciepło przez dłuższy czas.
• współczynnik podgrzewania: Czynnik ten uwzględnia, jak szybko pomieszczenie musi zostać przywrócone do pożądanej temperatury po fazie chłodzenia. Zależy to od wymiarów wspomnianego powyżej budynku, wymiany powietrza oraz czasu trwania i głębokości redukcji temperatury.

‍

Uwzględnienie temperatury wewnętrznej, zewnętrznej temperatury projektowej i zapotrzebowania na energię

Różnica między temperaturami wewnątrz i na zewnątrz budynku jest kluczowym czynnikiem przy prawidłowym obliczaniu wymagań grzewczych. Ta różnica temperatur, znana również jako gradient temperatury, bezpośrednio wpływa na to, ile ciepła przepływa przez elementy budynku. Im większa różnica między temperaturami wewnątrz i na zewnątrz, tym większy napęd przepływu ciepła z obszaru o wyższej temperaturze do obszaru o niższej temperaturze.

Aby określić optymalne zaopatrzenie w ciepło, należy wybrać żądane temperatura wewnętrzna, zewnętrzna temperatura projektowa (tj. najniższa oczekiwana temperatura zewnętrzna) i cała zapotrzebowanie na energię Weź pod uwagę budynek. Podczas gdy temperatura wewnętrzna jest często ustawiana na wartość komfortu, taką jak 20 stopni Celsjusza, temperatura projektowa na zewnątrz może się znacznie różnić w zależności od położenia geograficznego i lokalnego klimatu. Zapotrzebowanie na energię jest sumą zapotrzebowania na ciepło wszystkich pomieszczeń, biorąc pod uwagę wszystkie właściwości strukturalne i warunki środowiskowe.

Przykład: Załóżmy, że budynek znajduje się w regionie, w którym zewnętrzna temperatura projektowa wynosi -10°C zgodnie z normą. Jeżeli pożądana temperatura wewnętrzna budynku wynosi 20°C, wówczas różnica temperatur wynosi 30°C.

Dla każdego elementu (np. ściany zewnętrznej, okna) współczynnik przenikania ciepła (wartość U) służy do obliczenia przepływu ciepła przez ten element. Jeśli pomnożysz wartość U komponentu przez jego powierzchnię i różnicę temperatur, otrzymasz stratę ciepła tego pierwiastka.

W praktyce oznacza to: Jeśli wartość U ściany zewnętrznej wynosi 0,3 W/ (m²·K), a ściana ma powierzchnię 100 m², wówczas strata ciepła tej ściany z różnicą temperatur 30°C wynosi:

0,3 W/ (m²·K) × 100 m² × 30 K = 900 W lub 0,9 kW.

Im wyższa różnica temperatur i im gorsza wartość U komponentu, tym wyższe będą straty ciepła.

‍

Od obciążenia cieplnego do pompy ciepła: Jaką rolę odgrywa wymiarowanie w wyborze?

Wielkość pompy ciepła jest ostatnim decydującym krokiem w planowaniu zapewnienia wydajnego i wydajnego systemu grzewczego w budynku. Co tutaj należy wziąć pod uwagę?

Kluczowym problemem, który jest często pomijany, jest przewymiarowanie systemów grzewczych. Wyobraź sobie pompę ciepła, która została zaprojektowana dla znacznie większego budynku niż ten, w którym jest faktycznie zainstalowana. Pompa ta nie tylko zużywałaby zbyt dużo energii, ale również spowodowałaby niepotrzebnie wysokie koszty eksploatacji. Ponadto włączałby się i wyłączałby częściej, co prowadziłoby do zwiększonego zużycia, a tym samym do krótszej żywotności. Zbyt duży system może również powodować niepożądane wahania temperatury w budynku.

Z drugiej strony istnieje moc pompy ciepła, która musi zasadniczo pokrywać zapotrzebowanie energetyczne domu w najzimniejsze dni roku. Jeśli moc grzewcza pompy ciepła jest zbyt niska, domu nie można doprowadzić do pożądanej temperatury, co prowadzi do nieprzyjemnego środowiska życia. Dlatego konieczne jest znalezienie odpowiedniej równowagi i dostosowanie pompy ciepła dokładnie do rzeczywistego zapotrzebowania cieplnego domu.

‍

Czynniki rozmiaru

Powierzchnia zabudowy: Zapotrzebowanie na ciepło wzrasta proporcjonalnie do wielkości budynku. Chodzi nie tylko o powierzchnię podłogi, ale także o wysokość pomieszczenia, ponieważ wyższy pokój ma większą objętość, którą należy ogrzać.

Wcześniejsze zużycie ogrzewania: Są to rezerwy energii, które są już przechowywane w systemie przed rozpoczęciem pracy pompy ciepła. Może to być spowodowane wcześniejszymi cyklami ogrzewania lub innymi źródłami energii w systemie.

Poziom izolacji budynku: Budynek o wydajnej izolacji lepiej zatrzymuje ciepło i zmniejsza zużycie ciepła. Szczegółowe badania wartości U komponentów mogą dostarczyć informacji tutaj. Wartość U wskazuje, jak dobre są właściwości izolacyjne materiału.

Klimat regionalny: Nie chodzi tylko o średnią zimową temperaturę. Ekstremalne okresy zimna, prędkość wiatru i wilgotność mogą również wpływać na wymagania dotyczące ogrzewania.

rodzaj elementów grzejnych: Różne elementy grzejne mają różne czasy reakcji i wydajność wymiany ciepła. Na przykład ogrzewanie podłogowe emituje ciepło głównie poprzez promieniowanie i reaguje wolniej niż grzejnik.

Nawyki grzewcze mieszkańców: Ważne jest również, aby wiedzieć, w jakich godzinach odbywa się ogrzewanie, czy to w sposób ciągły, czy w odstępach czasu, i jaka jest pożądana temperatura wewnętrzna.

‍

Wybierz odpowiednią pompę ciepła

Dobór odpowiedniej pompy ciepła zgodnie z określonym obciążeniem cieplnym odbywa się zgodnie z podejściem systematycznym uwzględniającym wymagania techniczne i indywidualne potrzeby. To nie tylko kwestia wyboru potężnego urządzenia, ale takiego, które jest precyzyjnie dostosowane do potrzeb Twojego domu.

1. Określ obciążenie cieplne: Zanim wybierzesz odpowiednią pompę ciepła, musisz znać wymagania grzewcze swojego budynku. Standardowe obliczanie obciążenia cieplnego zgodnie z normą DIN EN 12831 jest standardową procedurą dla tego celu, która umożliwia precyzyjną i szczegółową analizę zapotrzebowania na ciepło. Więcej informacji w powyższym artykule.
2. Weź pod uwagę przestrzeń życiową: Multiplizieren Sie den ermittelten Wärmebedarf pro m² Wohnfläche mit der Gesamtfläche Ihres Gebäudes. Dies gibt Ihnen den Gesamtwärmebedarf in kW. Beispielrechnung für einen Altbau: Angenommen, Sie bewohnen einen Altbau ohne Wärmedämmung mit einer Wohnfläche von 120 m², dann wäre der Wärmebedarf:130 m² x 0,12 kW/m² = 15,6 kW. Das bedeutet, für Ihren Altbau benötigen Sie eine Wärmepumpe, die eine Leistung von ungefähr 15,6 kW erbringen kann. Bei der Auswahl sollten Sie auch eventuelle zukünftige Änderungen, wie etwa eine verbesserte Wärmedämmung oder die Erweiterung der Wohnfläche, berücksichtigen. In der Regel werden für gut gedämmte Einfamilienhäuser Wärmepumpen mit einer Größe von 3 bis 12 kW bevorzugt. In einem älteren Altbau oder größeren Gebäuden können jedoch Wärmepumpen mit Leistungen von bis zu 15 oder 16 kW erforderlich sein.‍
3. Verwenden Sie Richtwerte: Wenn Sie noch kein detailliertes Verfahren angewendet haben oder einen schnellen Überblick erhalten möchten, können Sie sich an den Richtwerten der DIN EN 12831 orientieren. Diese Werte sind nützlich, um eine erste Abschätzung des Wärmebedarfs zu erhalten, sollten jedoch zwingend für endgültige Entscheidungen durch eine detaillierte Analyse ergänzt werden (siehe Tabelle unten).‍
4. Überdimensionierung vermeiden: Es ist wichtig, nicht einfach die Wärmepumpe mit der höchsten verfügbaren Leistung auszuwählen. Eine überdimensionierte Wärmepumpe führt zu unnötigen Kosten und kann ineffizient arbeiten, da sie häufiger ein- und ausschaltet. Dies kann auch zu einer verkürzten Lebensdauer der Pumpe führen.‍
5. Zukünftige Änderungen berücksichtigen: Wenn Sie planen, Ihr Gebäude in naher Zukunft zu erweitern oder zusätzliche Isolierung hinzuzufügen, sollten Sie dies bei der Auswahl der Wärmepumpe berücksichtigen. Es kann sinnvoll sein, eine Wärmepumpe mit einer leicht höheren Leistung zu wählen, um zukünftige Anforderungen abzudecken.‍
6. Hersteller und Modelle vergleichen: Es gibt eine Vielzahl von Wärmepumpenherstellern und Modellen auf dem Markt. Vergleichen Sie die technischen Daten, die Energieeffizienz, den Preis und die Kundenbewertungen, um die beste Wahl für Ihr Gebäude zu treffen.‍
7. Einbindung von Fachpartnern: Schließlich ist es immer ratsam, einen Fachmann zu Rate zu ziehen, wenn es um die Auswahl und Installation einer Wärmepumpe geht. Ein Experte kann Sie detailliert beraten und sicherstellen, dass Sie die richtige Wahl treffen.‍
8. Softwareunterstützung: Software ermöglicht Fachpartnern, SHK-Betrieben und Energieberatern durch geführte Abläufe eine sichere und effiziente Arbeitsweise. Insbesondere bei der normgerechten Erfassung von Heizlast, Heizflächen und hydraulischem Abgleich nach Verfahren B bieten sie eine unerlässliche Unterstützung. Alles Prozesse, die früher viel Zeit und Mühe in Anspruch nahmen, werden heute durch Softwarelösungen erheblich beschleunigt. In wenigen Minuten können alle Daten normgerecht erhoben werden und eine erste Vorauswahl der geeigneten Wärmepumpe getroffen werden.

‍

‍

Fazit

Die Heizlastberechnung ist ein unverzichtbares Instrument auf dem Weg zur Auswahl der idealen Wärmepumpe für Ihr Gebäude. Sie ermöglicht es, den genauen Wärmebedarf zu ermitteln, wodurch Über- oder Unterdimensionierungen vermieden werden.

Die Grundlagen der Heizlastberechnung zeigen auf, warum diese Berechnung für die Effizienz und Funktionalität der Heizung unerlässlich ist. Nur wenn man den exakten Wärmebedarf kennt, kann man auch das passende Heizsystem auswählen.

Diverse Bauelemente eines Gebäudes, wie Fenster, Dächer oder Wände, spielen eine entscheidende Rolle bei Wärmeverlusten. Ihre Beschaffenheit und Qualität können die benötigte Heizleistung erheblich beeinflussen. Ein gut gedämmtes Gebäude etwa benötigt weitaus weniger Heizenergie als ein schlecht isoliertes.

Die Heizflächenoptimierung verdeutlicht, dass nicht nur die Gesamtfläche, sondern auch die Auslegung und Verteilung der Heizflächen im Gebäude den Energieverbrauch prägen. Eine sorgfältige Planung und Anordnung kann zu erheblichen Energieeinsparungen führen.

Und schließlich stellt die Dimensionierung in "Von der Heizlast zur Wärmepumpe" sicher, dass die ausgewählte Wärmepumpe genau dem Bedarf entspricht, den das Gebäude hat. Die genaue Abstimmung von Heizlast und Wärmepumpenleistung ist zentral für eine energieeffiziente und komfortable Raumtemperierung.

Zusammengefasst ist die raumweise Heizlastberechnung der Schlüssel, um sowohl Energieeinsparungen als auch optimalen Wohnkomfort zu gewährleisten. Wer in eine Wärmepumpe investiert, sollte diesen Schritt daher keinesfalls überspringen und im Zweifelsfall auf die Expertise von Fachleuten setzen.

‍

Finden Sie die richtige Wärmepumpe mit autarc!

Suchen Sie nach einer verlässlichen Methode, um die perfekte Wärmepumpe für Ihr Gebäude zu ermitteln? Dann setzen Sie auf die Präzision der raumweisen Heizlastberechnung mit autarc! Unsere fortschrittliche Software macht die komplexe Berechnung und Auswahl leicht verständlich und führt Sie zielsicher zur optimalen Wärmepumpenlösung. Egal, ob Sie vom Fach sind oder sich das erste Mal mit dem Thema befassen, autarc stellt Ihnen alle Werkzeuge zur Verfügung, die Sie benötigen.

Ermitteln Sie die exakte Heizlast Ihres Gebäudes, berücksichtigen Sie alle relevanten Bauelemente und dimensionieren Sie Ihre Wärmepumpe präzise! Zudem können Sie mit autarc herausfinden, welche Fördermittel für Ihr Projekt verfügbar sind und diese direkt über die Software beantragen. Beginnen Sie Ihre Reise zu einem effizienter beheizten Heim und entdecken Sie die Vorteile von autarc.

Klicken Sie hier, um mehr über autarc zu erfahren und direkt loszulegen.

‍