Durchführen einer Wärmeverlustberechnung

Lassen Sie uns mit der Diskussion Outdoor-Design Temperaturen und die vielen Möglichkeiten beginnen, dass die Wärme aus einem Haus entweichen kann

Holen Sie sich Ihre Rechenschieber aus - es ist Zeit, ein paar Berechnungen durchzuführen.

Ich werde die nächsten paar Blogs zu einer Diskussion über Wärmeverluste und Wärmegewinnberechnungen widmen. Diese Berechnungen sind der erste Schritt in der Gestaltung eines Heiz- und Kühlsystem zu Hause.

Um dieses große Thema in kleinen Bissen zu begegnen, werde ich mit der Diskussion Wärmeverlustberechnungen starten. Ich werde um erhalten zu erhitzen Verstärkung Berechnungen und Kühlanlagen in einem zukünftigen Blog.

die Prinzipien hinter Wärmeverlustberechnungen zu verstehen, wird Ihnen helfen, zu verstehen, wie Gebäude arbeiten und wie Heiz- und Kühlsysteme durchzuführen. Mit diesem Wissen, die Qualität Ihres Dialogs mit Fenstern Lieferanten, HVAC (Heizung, Lüftung und Klimaanlage). Zusammengefasst, die die mechanischen Systeme heizen, lüften, und ein Gebäude kühlen. Auftragnehmer und Ingenieure werden auf jeden Fall verbessern.

Outdoor-Design Temperatur

Wenn Sie einen Wärmeverlust Berechnung der Größe Heizgeräten Leistung erbringt, müssen Sie die Berechnung für die Worst-Case-Bedingung erfüllen: nämlich die kälteste Nacht des Jahres. (Da der kälteste Zustand in die Regel in der Nacht auftritt, wird eine Wärmeverlustrechnung berücksichtigt nicht die Sonneneinstrahlung durch die Fenster.) Die Temperatur in dieser Nacht wird als die Außenauslegungstemperatur. (Um genau zu sein, die Außenauslegungstemperatur ist in der Regel definiert als die Temperatur, die erreicht oder für 97,5% der Zeit überschritten während der drei kältesten Monate des Jahres. Andere Quellen definieren die Outdoor-Design Temperatur wie die Temperatur, die erreicht oder überschritten für 99% des Jahres. Wie sich herausstellt, werden die meisten Häuser bequem auch bleiben, wenn das Thermometer unter die Auslegungstemperatur 2,5% der Zeit ist gut.)

Auslegungstemperaturen für viele Orte auf der ganzen Welt finden Sie in Kapitel 24 des ASHRAE Fundamentals zu finden. Auslegungstemperaturen für US-Standorte werden online vom International Code Council veröffentlicht; die Auslegungstemperaturen für die manuelle J ACCA werden hier veröffentlicht. Fairbanks, Alaska hat eine Winter-Design Temperatur von -47 ° C, während Honolulu eine Winter-Design Temperatur von 63 ° C hat.

Offensichtlich ist, desto höher ist die AT, desto höher ist die Wärmeverlustrate. Deshalb ist es mehr Kraftstoff zu bleiben warm in Fairbanks nimmt, als es in Miami tut.

Es gibt viele Möglichkeiten, dass ein Haus Wärme verliert

Jetzt, da wir wissen, wie warm wir unsere Innen wollen und wie kalt wir erwarten es im Freien bekommen, können wir beginnen, die Berechnung, wie viel Wärme unser Haus pro Stunde auf der kältesten Nacht des Jahres verlieren.

Um sicher zu gehen unsere Berechnungen korrekt sind, müssen wir beginnen mit dem alle Möglichkeiten, die ein Haus Wärme verliert:

Ein Teil der Wärmeströme der oben aufgeführt ist - beispielsweise die Wärme, die durch die Ablaufrohre Blätter - relativ gering ist und daher von den meisten Wärmeverlustberechnungsmethoden ignoriert. Andere - vor allem der Wärmeübertragung durch die Hülle zu Hause und Wärme über Luftverlust verloren - sind so bedeutend, dass sie nicht ignoriert werden können.

Denken Sie daran, es ist der „U-Faktor“ genannt, nicht „U-Wert“

Um zu berechnen, wie schnell Wärme fließt durch ein Gebäude Montage wie ein Boden, Wand oder Decke, brauchen Energie Modellierer Punkt der Montage des U-Faktor kennen. (U-Faktor ist der Kehrwert des R-Wertes, also U = 1 / R und R = 1 / U.) Je niedriger der U-Wert, desto geringer ist die Geschwindigkeit des Wärmeverlustes. In dem US-U-Faktor wird als die Anzahl von BTUs definiert, der für jedes Grad Fahrenheit Differenz durch einen Quadratfuß an Material in einer Stunde fließt die Temperatur über das Material (Btu / ft² • h • ° F). Dicke Isolierung hat einen niedrigen U-Wert, während eine einzelne Platte aus Glas mit einem relativ hohen U-Faktor hat. Niedrige U-Faktoren sind gut; hohe U-Faktoren sind schlecht.

Die Berechnung Wärmestrom durch den Aufbau von Baugruppen wird kompliziert, weil Wände keinen einheitlichen U-Faktor haben. Bei einem typischen Holzwerkhaus, beispielsweise die Isolierung zwischen den Stollen hat einen bestimmten U-Faktor, aber der U-Faktor der Bolzen und Platten ist in der Regel höher. Darüber hinaus unterscheidet sich das Fenster des U-Faktor von der U-Faktor der Isolierung und dem Werkbalken; in der Tat haben verschiedene Bereiche des Fensters verschiedene U-Faktoren. Das Zentrum des Glases hat einen U-Faktor, während der Umfang des Glases einen höheren U-Faktor hat. Schließlich weist der Fensterrahmen einen eigenen U-Faktor.

Jedes Eindringen hat seinen eigenen U-Faktor. Wenn beispielsweise eine isolierte Decke von einem großen gemauerten Schornstein, wobei der U-Faktor des Schornsteines durchsetzt wird, ist viel höher als der Rest der Decke.

Die meisten Wärmeverlustberechnungen Verfahren vermeiden die harte Mathematik durch einige Standard Annahmen: zum Beispiel Berechnungsmethoden in der Regel einen Rahmenfaktor Holzrahmenwand zuordnen - beispielsweise 23%. Mit anderen Worten, ist es einfacher, anzunehmen, dass 23% der Wand des Werkbalkens besteht, und 77% der Wand besteht aus Isolation, als es zu versuchen, die tatsächliche Prozentsatz für jede Wand des Hauses zu berechnen.

Unnötig zu sagen, die Wärmeübertragung durch unter-grade Wände und Böden müssen unterschiedlich von Wärmeübertragung durch oben-grade Wände berechnet werden. Wärmeverlustberechnungen muss auch berücksichtigen, den Effekt der Pufferräume wie Kriechkellern und Dachböden; Im Winter ist die Temperatur dieser teilweise klimatisierten Räume in der Regel höher als die Außentemperatur und niedriger als die Raumtemperatur.

Was ist Luftverlust?

Vor dreißig Jahren waren Wärmeverlustberechnungsmethoden ziemlich ungekünstelt, vor allem, wenn es um Luftverlust kam. Ich zum ersten Mal gelernt, wie Wärmeverlustberechnungen im Jahr 1975 durchzuführen, ein Bleistift und ein Papier-Formular namens „I = B = R Berechnungsblatt“. (Diese Methode des Instituts für Kessel und Heizkörper Hersteller gefördert wurde, eine Organisation, die keine mehr vorhanden ist.)

Das Handbuch der Berechnungsblatt beigefügten darauf hingewiesen, dass es drei Ebenen der Luftdichtheit waren:

• Die engsten Häuser hatten „Fenster und Türen weatherstripped oder mit Sturm Schärpe.“
• Mid-Range-Häuser hatten „Fenster und Türen nicht weatherstripped und ohne Sturm Schärpe.“
• Die leakiest Häuser hatte die folgende Wandkonstruktion: „Schindeln oder Holzverkleidung, Bolzen ohne Isolierung, 1/2-Zoll Trockenbau, kein Material Ummantelungen, in der Regel Sperrholz oder OSB-Platten (OSB), aber manchmal Holzbretter, auf der Außenseite der installierten Wandständer, Sparren oder Dachbinder; Abstellgleis oder Überdachung auf der Ummantelung-mal installiert über eine vorgehängte erstellen Umreifung. “

• „Tight“ Häuser haben „stramme Türen [und] Fenster. Neue Häuser mit voller Dampfbremse [sic], keinen Kamin, wird ausgestattete Fenster, weatherstripped Türen, eine Geschichte, und weniger als 1.500 Quadratmeter Bodenfläche in diese Kategorie fallen.“
• „Medium“ Häuser sind „zweistöckige Holzhäuser oder einstöckigen Häuser mehr als 10 Jahre mit durchschnittlich Wartung, eine Bodenfläche von mehr als 1.500 Quadratmeter, durchschnittlich fit Fenster und Türen, und ein Kamin mit Dämpfer und Glasverschluss.“
• „Loose“ Häuser sind „schlecht gebaut“ Residenzen mit „schlecht ausgestattet Fenstern und Türen.“

Einige Software-Modellierungsprogramme ermöglichen den Benutzern die Eingabe der Ergebnisse eines Blower-Door-Test-Test verwendet ein Haus der Luftdichtigkeit zu bestimmen: ein leistungsstarker Lüfter ist in einer äußeren Türöffnung montiert und verwendet, um das Haus unter Druck oder drucklos. Durch die Messung der Kraft einer bestimmten Druckdifferenz aufrecht zu erhalten benötigt, ein Maß für die Luftdichtigkeit zu Hause bestimmt werden. die Blower-Door-Betrieb übertreibt auch Luftverlust und erlaubt einen weatherization Auftragnehmer diese Leckagebereiche zu finden und zu versiegeln. - ein Ansatz, der (zumindest theoretisch) sollte ein genaueres Ergebnis erhalten.

Aber selbst wenn wir Blower-Door-Ergebnisse für das Haus unter Berücksichtigung haben, noch haben wir nicht genügend Informationen, um zu verstehen, wie viel Luft aus dem Hause in einer kalten Nacht undicht wird. Das ist, weil, wenn es um Löcher in einem Gebäude aus den thermischen Hülle kommt, was zählt, ist, wenn die Löcher gleichmäßig zwischen Decke Löcher und Kellerlöchern unterteilt sind, wird die Leckluftrate hoch sein „Lage, Lage, Lage.“; jedoch, wenn die Löcher meist in der Nähe der neutralen Druckebene in der Mitte des Hauses befinden, wird die Leckluftrate viel niedriger.

Die Wärmeverlustberechnungsmethoden von Auftragnehmer und Architekten nehmen nie wegen Umschlag Leckortung, obwohl es wichtig ist; stattdessen Standardannahmen vorherrschen.

Schärf unsere Bleistifte

Nun, da wir, wie Wärmelecks aus einem Hause besprochen haben, sind wir fast bereit, ein paar Berechnungen beginnen zu machen. In nächster Blog der Woche werde ich erklären, wie die Fläche eines Teils Ihres Hauses thermischer Hülle zu verwenden, und den damit verbundenen U-Faktor (ein Wert, den Sie in einer Tabelle nachschlagen können, oder selbst berechnen durch Addition des R-Wert aller Schichten in der Gebäudeanordnung), um die Wärmeverlustrate (in BTU / h) bei der Auslegungstemperatur für den Teil der Hülle zu bestimmen. Bleib dran!

Letzte Woche Blog: „Wärmepumpen-Wasserheizer mündig.“

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