Poraba plina za ogrevanje hiše 200 m²: primer izračuna porabe zemeljskega in utekočinjenega plina

Lastniki srednjih in velikih hišk bi morali načrtovati stroške vzdrževanja. Zato se pogosto pojavi naloga izračunati porabo plina za ogrevanje hiše 200 m² ali večje območje. Prvotna arhitektura običajno ne dovoljuje uporabe analogne metode in iskanja že pripravljenih izračunov.

Vendar za to nalogo ni treba plačati denarja. Vse izračune lahko naredite sami. To bo zahtevalo poznavanje nekaterih predpisov ter razumevanje fizike in geometrije na ravni šole.

Pomagali vam bomo razumeti to ključno vprašanje za domačega ekonomista. Pokazali vam bomo, katere formule se uporabljajo za izračun, katere lastnosti morate vedeti, da dobite rezultat. Članek, ki ga predstavljamo, ponuja primere, na podlagi katerih boste lažje sami izračunali.

Ugotovite količino izgube energije

Za določitev količine energije, ki jo hiša izgublja, je treba poznati podnebne značilnosti območja, toplotno prevodnost materialov in stopnjo prezračevanja. In za izračun potrebne količine plina je dovolj poznati njegovo kurilno vrednost. Najpomembnejša stvar pri tem delu je pozornost do detajlov.

Ogrevanje stavbe mora kompenzirati toplotne izgube, ki nastanejo iz dveh glavnih razlogov: uhajanje toplote po obodu hiše in dotok hladnega zraka skozi prezračevalni sistem. Oba procesa sta opisana z matematičnimi formulami, po katerih lahko samostojno izvedete izračune.

Toplotna prevodnost in toplotna odpornost materiala

Vsak material lahko prevaja toploto. Intenzivnost njegovega prenosa je izražena s koeficientom toplotne prevodnosti λ (Š / (m × ° C)). Nižje je, bolje je struktura pozimi zaščitena pred zmrzovanjem.

Stavbe pa je mogoče zložiti ali izolirati z materiali različnih debelin. Zato se v praktičnih izračunih uporablja koeficient odpornosti na prenos toplote:

R (m² × ° C / W)

Toplotna prevodnost je povezana z naslednjo formulo:

R = h / λ,

kje h - debelina materiala (m).

Primer. Določimo koeficient odpornosti na prenos toplote blokov iz gaziranega betona D700 različnih širin pri λ = 0.16:

• širina 300 mm: R = 0.3 / 0.16 = 1.88;
• širina 400 mm: R = 0.4 / 0.16 = 2.50.

Za izolacijskih materialov in okenskim blokom lahko podamo tako koeficient toplotne prevodnosti kot koeficient odpornosti na prenos toplote.

Če je zaprta konstrukcija sestavljena iz več materialov, se pri določanju koeficienta odpornosti na prenos toplote celotne "pite" seštejejo koeficienti njenih posameznih plasti.

Primer. Stena je zgrajena iz gaziranih betonskih blokov (λ_b = 0,16), debeline 300 mm. Zunaj je izoliran ekstrudirana polistirenska pena (λ_str = 0,03) debeline 50 mm, od znotraj pa obložene z lepenko (λ_v = 0,18), debeline 20 mm.

Zdaj lahko izračunate skupni koeficient odpornosti na prenos toplote:

R = 0.3 / 0.16 + 0.05 / 0.03 + 0.02 / 0.18 = 1.88 + 1.66 + 0.11 = 3.65.

Prispevek slojev, ki so zanemarljivi v smislu parametra "varčevanja s toploto", lahko zanemarimo.

Izračun toplotne izgube skozi zaprte konstrukcije

Izguba toplote Vprašanje (W) po enotni površini je mogoče izračunati na naslednji način:

Q = S × dT / R,

kje:

• S - površina obravnavane površine (m²);
• dT - temperaturna razlika med notranjim in zunanjim zrakom (° С);
• R - koeficient odpornosti na prenos toplote površine (m² * ° С / W).

Če želite določiti skupni kazalnik vseh toplotnih izgub, izvedite naslednja dejanja:

1. dodelite območja, ki so homogena glede na koeficient odpornosti na prenos toplote;
2. izračunati njihove površine;
3. določite kazalnike toplotne upornosti;
4. izvedite izračun toplotnih izgub za vsak odsek;
5. povzeti dobljene vrednosti.

Primer. Kotna soba 3x4 metra v zgornjem nadstropju s hladnim podstrešnim prostorom. Končna višina stropa je 2,7 metra. Obstajata 2 okni velikosti 1 × 1,5 m.

Poiščimo toplotne izgube po obodu pri temperaturi zraka znotraj "+25 ° С" in zunaj - "–15 ° С":

1. Izberemo območja, ki so glede na koeficient upora odporna: strop, stena, okna.
2. Stropno območje S_NS = 3 × 4 = 12 m². Območje oken S_O. = 2 × (1 × 1,5) = 3 m². Območje stene S_z = (3 + 4) × 2.7 – S_O. = 29,4 m².
3. Koeficient toplotne odpornosti stropa sestavlja indeks prekrivanja (plošča debeline 0,025 m), izolacija (plošče iz mineralne volne debeline 0,10 m) in leseno podstrešje (les in vezane plošče s skupno debelino 0,05 m): R_NS = 0.025 / 0.18 + 0.1 / 0.037 + 0.05 / 0.18 = 3.12. Za okna je vrednost vzeta iz potnega lista okna z dvojno zasteklitvijo: R_O. = 0.50. Za zloženo steno, kot v prejšnjem primeru: R_z = 3.65.
4. Vprašanje_NS = 12 × 40 / 3,12 = 154 W. Vprašanje_O. = 3 × 40 / 0,50 = 240 W. Vprašanje_z = 29,4 × 40 / 3,65 = 322 W.
5. Splošne toplotne izgube vzorčne sobe skozi ogradne strukture Vprašanje = Vprašanje_NS + Vprašanje_O. + Vprašanje_z = 716 W.

Izračun po podanih formulah daje dober približek, če material izpolnjuje deklarirane lastnosti toplotne prevodnosti in med gradnjo ni napak. Staranje materialov in gradnja hiše na splošno sta lahko tudi problem.

Tipična geometrija sten in strehe

Linearni parametri (dolžina in višina) konstrukcije pri določanju toplotnih izgub se običajno štejejo za notranje in ne zunanje. To pomeni, da se pri izračunu prenosa toplote skozi material upošteva stična površina toplega, ne hladnega zraka.

Tako je na primer pri hiši velikosti 8 × 10 metrov in debelini stene 0,3 metra notranji obod P_int = (9,4 + 7,4) × 2 = 33,6 m, zunanji pa P_ven = (8 + 10) × 2 = 36 m.

Medetažna tla imajo običajno debelino od 0,20 do 0,30 m. Zato bo višina dveh nadstropij od tal prvega do stropa drugega od zunaj enaka H_ven = 2,7 + 0,2 + 2,7 = 5,6 m. Če dodate le končno višino, dobite manjšo vrednost: H_int = 2,7 + 2,7 = 5,4 m. Medetažno prekrivanje, za razliko od sten, nima funkcije izolacije, zato morate za izračune vzeti H_ven.

Za dvonadstropne hiše dimenzij približno 200 m² razlika med površino sten znotraj in zunaj je od 6 do 9%. Podobno notranje mere upoštevajo geometrijske parametre strehe in tal.

Izračun površine sten za hišice preproste geometrije je elementaren, saj so drobci sestavljeni iz pravokotnih odsekov in stebrov podstrešnih in podstrešnih prostorov.

Pri izračunu toplotne izgube skozi streho je v večini primerov dovolj uporabiti formule za iskanje površin trikotnika, pravokotnika in trapeza.

Območja položene strehe ni mogoče upoštevati pri določanju toplotnih izgub, saj gre tudi za previse, ki v formuli niso upoštevani. Poleg tega je material (na primer strešni papir ali profilirana pocinkana pločevina) postavljen z rahlim prekrivanjem.

Pravokotna geometrija oken prav tako ne povzroča težav pri izračunih. Če imajo okna z dvojno zasteklitvijo zapleteno obliko, potem njihove površine ni mogoče izračunati, vendar jo je mogoče ugotoviti iz potnega lista izdelka.

Izguba toplote skozi tla in temelje

Izračun toplotnih izgub v tla skozi tla spodnjega nadstropja, pa tudi skozi stene in kletna tla, se upošteva po pravilih, predpisanih v Dodatku E SP 50.13330.2012. Dejstvo je, da je hitrost širjenja toplote v zemlji veliko nižja kot v ozračju, zato lahko tla pogojno pripišemo tudi izolacijskemu materialu.

Ker pa je za njih značilno zmrzovanje, je talna površina razdeljena na 4 cone. Širina prvih treh je 2 metra, preostanek pa se nanaša na četrtega.

Za vsako cono se določi koeficient odpornosti na prenos toplote, ki ga dodajo tla:

• cona 1: R₁ = 2.1;
• cona 2: R₂ = 4.3;
• cona 3: R₃ = 8.6;
• cona 4: R₄ = 14.2.

Če tla so izolirana, nato za določitev skupnega koeficienta toplotne upornosti seštejte kazalnike izolacije in tal.

Primer. Naj ima hiša z zunanjimi dimenzijami 10 × 8 m in debelino stene 0,3 metra klet, globoko 2,7 metra. Njen strop je na tleh. Izračunati je treba toplotne izgube tal pri notranji temperaturi zraka "+25 ° С", zunanji pa "-15 ° С".

Stene naj bodo iz blokov FBS debeline 40 cm (λ_f = 1.69). Od znotraj so obložene z desko debeline 4 cm (λ_d = 0.18). Klet je napolnjena z ekspandiranim glinenim betonom debeline 12 cm (λ_Za = 0.70). Nato koeficient toplotne odpornosti kletnih sten: R_z = 0,4 / 1,69 + 0,04 / 0,18 = 0,46 in spol R_NS = 0.12 / 0.70 = 0.17.

Notranje mere hiše bodo 9,4 × 7,4 metra.

Izračunajmo površine in koeficiente upora toplotnega upora po conah:

• Območje 1 poteka le ob steni. Ima obod 33,6 m in višino 2 m. Zato S₁ = 33.6 × 2 = 67.2. R_h1 = R_z + R₁ = 0.46 + 2.1 = 2.56.
• Cona 2 na steni. Ima obod 33,6 m in višino 0,7 m. Zato S_2c = 33.6 × 0.7 = 23.52. R_s2s = R_z + R₂ = 0.46 + 4.3 = 4.76.
• Cona 2 po nadstropju. S_2p = 9.4 × 7.4 – 6.8 × 4.8 = 36.92. R_z2p = R_NS + R₂ = 0.17 + 4.3 = 4.47.
• Cona 3 poteka samo po tleh. S₃ = 6.8 × 4.8 – 2.8 × 0.8 = 30.4. R_h3 = R_NS + R₃ = 0.17 + 8.6 = 8.77.
• Cona 4 poteka samo po tleh. S₄ = 2.8 × 0.8 = 2.24. R_h4 = R_NS + R₄ = 0.17 + 14.2 = 14.37.

Toplotne izgube kletne etaže Q = (S₁ / R_h1 + S_2c / R_s2s + S_2p / R_z2p + S₃ / R_h3 + S₄ / R_h4) × dT = (26,25 + 4,94 + 8,26 + 3,47 + 0,16) × 40 = 1723 W.

Računovodstvo za neogrevane prostore

Pogosto se pri izračunu toplotne izgube pojavi situacija, ko je v hiši neogrevan, a izoliran prostor. V tem primeru pride do prenosa energije v dveh fazah. Razmislite o tej situaciji na primeru podstrešja.

Glavni problem je, da se tlorisna površina med podstrešjem in zgornjim nadstropjem razlikuje od površine strehe in zatrepov. V tem primeru je treba uporabiti stanje ravnotežja prenosa toplote Vprašanje₁ = Vprašanje₂.

Zapiše se lahko tudi na naslednji način:

K₁ × (T.₁ - T._#) = K₂ × (T._# - T.₂),

kje:

• K₁ = S₁ / R₁ + … + S_n / R_n prekrivanje med toplim delom hiše in hladnim prostorom;
• K₂ = S₁ / R₁ + … + S_n / R_n za prekrivanje med hladno sobo in ulico.

Iz enakosti prenosa toplote najdemo temperaturo, ki se bo v hladilnici vzpostavila pri znanih vrednostih v hiši in na ulici. T_# = (K₁ × T₁ + K₂ × T₂) / (K₁ + K₂). Po tem vrednost nadomestimo v formulo in poiščemo izgubo toplote.

Primer. Naj bo notranja velikost hiše 8 x 10 metrov. Strešni kot 30 °. Temperatura zraka v prostorih je "+25 ° С", zunaj pa "-15 ° С".

Koeficient toplotne odpornosti stropa se izračuna kot v primeru, navedenem v razdelku za izračun toplotnih izgub skozi ogradne konstrukcije: R_NS = 3.65. Območje prekrivanja je 80 m², torej K₁ = 80 / 3.65 = 21.92.

Območje strehe S₁ = (10 × 8) / cos(30) = 92.38. Izračunamo koeficient toplotne odpornosti ob upoštevanju debeline lesa (letva in dodelava - 50 mm) in mineralne volne (10 cm): R₁ = 2.98.

Okenski prostor za zatrep S₂ = 1,5. Za običajno okno z dvojno zasteklitvijo toplotna odpornost R₂ = 0,4. Površina stebra se izračuna po formuli: S₃ = 8² × tg(30) / 4 – S₂ = 7.74. Koeficient odpornosti na prenos toplote je enak kot pri strehi: R₃ = 2.98.

Izračunajmo koeficient za streho (ne pozabimo, da je število zatrepov dve):

K₂ = S₁ / R₁ + 2 × (S₂ / R₂ + S₃ / R₃) = 92.38 / 2.98 + 2 × (1.5 / 0.4 + 7.74 / 2.98) = 43.69.

Izračunajmo temperaturo zraka na podstrešju:

T_# = (21,92 × 25 + 43,69 × (–15)) / (21,92 + 43,69) = –1,64 ° S.

Nastalo vrednost nadomestite s katero koli formulo za izračun toplotnih izgub (pod pogojem, da so v ravnotežju enake) in dobimo želeni rezultat:

Vprašanje₁ = K₁ × (T₁ – T_#) = 21,92 × (25 - (–1,64)) = 584 W.

Hlajenje s prezračevanjem

Prezračevalni sistem je nameščen za vzdrževanje normalne mikroklime v hiši. To vodi v dotok hladnega zraka v prostor, kar je treba upoštevati tudi pri izračunu toplotnih izgub.

Zahteve za prostornino prezračevanja so določene v več regulativnih dokumentih. Pri načrtovanju hišnega sistema koče morate najprej upoštevati zahteve §7 SNiP 41-01-2003 in §4 SanPiN 2.1.2.2645-10.

Ker je splošno sprejeta enota za merjenje toplotne izgube vat, je toplotna zmogljivost zraka c (kJ / kg × ° С) je treba zmanjšati na dimenzijo „W × h / kg × ° С“. Za zrak na morski gladini lahko vzamete vrednost c = 0,28 W × h / kg × ° S.

Ker se prostornina prezračevanja meri v kubičnih metrih na uro, je treba poznati tudi gostoto zraka q (kg / m³). Pri normalnem atmosferskem tlaku in povprečni vlažnosti lahko to vrednost vzamemo q = 1,30 kg / m³.

Porabo energije za kompenzacijo toplotnih izgub zaradi prezračevanja je mogoče izračunati po naslednji formuli:

Q = L × q × c × dT = 0,364 × L × dT,

kje:

• L - poraba zraka (m³ / h);
• dT - temperaturna razlika med prostorom in vstopnim zrakom (° C).

Če hladen zrak vstopi neposredno v hišo, potem:

dT = T₁ - T.₂,

kje:

• T₁ - notranja temperatura;
• T₂ - zunanjo temperaturo.

Toda za velike predmete je običajno prezračevalni sistem vključite rekuperator (toplotni izmenjevalnik). Omogoča vam znatno prihranek virov energije, saj zaradi temperature izhodnega toka pride do delnega segrevanja vstopnega zraka.

Učinkovitost takšnih naprav se meri v njihovi učinkovitosti k (%). V tem primeru bo prejšnja formula dobila obliko:

dT = (T₁ - T.₂) × (1 - k / 100).

Izračun porabe plina

Vedeti skupne toplotne izgube, lahko preprosto izračunate potrebno porabo zemeljskega ali utekočinjenega plina za ogrevanje hiše s površino 200 m².

Na količino sproščene energije poleg prostornine goriva vpliva tudi njegova toplota zgorevanja. Za plin je ta kazalnik odvisen od vsebnosti vlage in kemične sestave dobavljene mešanice. Ločite med najvišjimi (H_h) in nižje (H_l) kurilna vrednost.

Za izračun količine goriva, ki je zajamčeno zadostna za ogrevanje, se vrednost neto kurilne vrednosti nadomesti v formulo, ki jo lahko dobite pri dobavitelju plina. Standardna enota za kurilno vrednost je „mJ / m³«Ali» mJ / kg «. Ker pa merske enote za moč kotlov in toplotne izgube delujejo z vati in ne z džuli, je treba opraviti pretvorbo ob upoštevanju, da je 1 mJ = 278 W × h.

Če vrednost neto kurilne vrednosti mešanice ni znana, je dovoljeno vzeti naslednje povprečne vrednosti:

• za zemeljski plin H_l = 9,3 kW × h / m³;
• za utekočinjen plin H_l = 12,6 kW × h / kg.

Drug indikator, potreben za izračune, je učinkovitost kotla. K. Običajno se meri kot odstotek. Končna formula za porabo plina v določenem časovnem obdobju E (h) ima naslednjo obliko:

V = Q × E / (H_l × K / 100).

Obdobje, ko je v hišah vklopljeno centralno ogrevanje, določa povprečna dnevna temperatura zraka.

Če v zadnjih petih dneh ne preseže "+ 8 ° C", je treba v skladu z Uredbo Vlade Ruske federacije št. 307 z dne 13.05.2006 zagotoviti oskrbo hiše s toploto. Za zasebne hiše z avtonomnim ogrevanjem se te številke uporabljajo tudi pri izračunu porabe goriva.

Natančne podatke o številu dni s temperaturo, ki ni višja od "+ 8 ° C" za območje, kjer je koča zgrajena, lahko dobite v krajevnem oddelku Hidrometeorološkega centra.

Če se hiša nahaja v bližini velikega naselja, je lažje uporabljati mizo. 1. SNiP 23-01-99 (stolpec številka 11). Če pomnožimo to vrednost s 24 (urami na dan), dobimo parameter E iz enačbe za izračun pretoka plina.

Če sta volumen pretoka zraka in temperatura v prostorih konstantna (ali z rahlimi nihanji), potem toplotne izgube tako skozi ogradne strukture kot zaradi prezračevanja prostorov bodo neposredno sorazmerne s temperaturo zunanji zrak.

Zato za parameter T₂ v enačbah za izračun toplotne izgube lahko vzamete vrednost iz stolpca št. 12 tabele. 1. SNiP 23-01-99.

Primer za 200 m kočo²

Izračunajmo porabo plina za kočo v bližini mesta. Rostov na Donu. Trajanje ogrevalnega obdobja: E = 171 × 24 = 4104 h. Povprečna zunanja temperatura T₂ = - 0,6 ° C. Želena temperatura v hiši: T₁ = 24 ° C.

Korak 1. Izračunajmo toplotne izgube po obodu brez upoštevanja garaže.

Če želite to narediti, izberite homogena območja:

• Okno. Skupaj je 9 oken velikosti 1,6 × 1,8 m, eno okno velikosti 1,0 × 1,8 m in 2,5 okrogla okna s površino 0,38 m² vsak. Skupna površina oken: S_okno = 28,60 m². Glede na potni list izdelka R_okno = 0.55. Potem Vprašanje_okno = 1279 W.
• Vrata. Obstajata 2 izolirana vrata velikosti 0,9 x 2,0 m. Njihova površina: S_vrata = 3,6 m². Glede na potni list izdelka R_vrata = 1.45. Potem Vprašanje_vrata = 61 W.
• Prazna stena. Odsek "ABVGD": 36,1 × 4,8 = 173,28 m². Parcela "DA": 8,7 × 1,5 = 13,05 m². Zemljišče "DEJ": 18,06 m². Površina strešnih streh: 8,7 × 5,4 / 2 = 23,49. Skupaj, prazna površina stene: S_zid = 251.37 – S_okno – S_vrata = 219,17 m². Stene so izdelane iz gaziranega betona debeline 40 cm in iz votle opeke. R_stene = 2.50 + 0.63 = 3.13. Potem Vprašanje_stene = 1723 W.

Skupne toplotne izgube po obodu:

Vprašanje_perim = Vprašanje_okno + Vprašanje_vrata + Vprašanje_stene = 3063 W.

2. korak. Izračunajmo toplotne izgube skozi streho.

Izolacija je trdna letva (35 mm), mineralna volna (10 cm) in podloga (15 mm). R_strehe = 2.98. Površina strehe nad glavno stavbo: 2 × 10 × 5,55 = 111 m², in nad kotlovnico: 2,7 × 4,47 = 12,07 m². Skupaj S_strehe = 123,07 m². Potem Vprašanje_strehe = 1016 W.

3. korak. Izračunajmo izgubo toplote skozi tla.

Odpornost na prenos toplote zagotavljajo hrapave talne plošče in vezane plošče pod laminatom (skupaj 5 cm) ter bazaltna izolacija (5 cm). R_seks = 1.72. Potem bodo toplotne izgube skozi tla enake:

Vprašanje_nadstropje = (S₁ / (R_nadstropje + 2.1) + S₂ / (R_nadstropje + 4.3) + S₃ / (R_nadstropje + 2.1)) × dT = 546 W.

4. korak. Izračunajmo izgubo toplote skozi hladno garažo. Njegova tla niso izolirana.

Toplota iz ogrevane hiše prodira na dva načina:

1. Skozi nosilno steno. S₁ = 28.71, R₁ = 3.13.
2. Skozi opečno pregrado iz kotlovnice. S₂ = 11.31, R₂ = 0.89.

Dobimo K₁ = S₁ / R₁ + S₂ / R₂ = 21.88.

Toplota prihaja iz garaže na naslednji način:

1. Skozi okno. S₁ = 0.38, R₁ = 0.55.
2. Skozi vrata. S₂ = 6.25, R₂ = 1.05.
3. Skozi steno. S₃ = 19.68, R₃ = 3.13.
4. Skozi streho. S₄ = 23.89, R₄ = 2.98.
5. Skozi tla. Cona 1. S₅ = 17.50, R₅ = 2.1.
6. Skozi tla. Cona 2. S₆ = 9.10, R₆ = 4.3.

Dobimo K₂ = S₁ / R₁ + … + S₆ / R₆ = 31.40

Izračunajmo temperaturo v garaži glede na ravnovesje prenosa toplote: T_# = 9,2 ° C. Potem bodo toplotne izgube enake: Vprašanje_garaža = 324 W.

5. korak. Izračunajmo toplotne izgube zaradi prezračevanja.

Izračunana prostornina prezračevanja za takšno kočo, v kateri živi 6 oseb, naj bo 440 m³/час. Sistem ima rekuperator z izkoristkom 50%. V teh pogojih izguba toplote: Vprašanje_{odzračevanje} = 1970 W.

Korak. 6. Določimo skupno izgubo toplote tako, da seštejemo vse lokalne vrednosti: Vprašanje = 6919 W.

7. korak. Izračunajmo količino plina, ki je potrebna za ogrevanje vzorčne hiše pozimi z izkoristkom kotla 92%:

• Zemeljski plin. V = 3319 m³.
• Utekočinjen plin. V = 2450 kg.

Po izračunih lahko analizirate finančne stroške ogrevanja in izvedljivost naložb za zmanjšanje toplotnih izgub.

Zaključki in uporaben video na to temo

Toplotna prevodnost in odpornost na prenos toplote materialov. Izračunska pravila za stene, streho in tla:

Najtežji del izračunov za določitev prostornine plina, potrebnega za ogrevanje, je iskanje toplotne izgube ogrevanega predmeta. Tu morate najprej skrbno pretehtati geometrijske izračune.

Če se vam zdijo finančni stroški za ogrevanje pretirani, razmislite o dodatni izolaciji hiše. Poleg tega izračuni toplotne izgube kažejo strukturo zamrzovalne vrtine.

Prosimo, pustite komentarje v spodnjem bloku, postavite vprašanja o nejasnih in zanimivih točkah, objavite fotografije na temo članka. Delite svoje izkušnje pri izračunih, da ugotovite stroške ogrevanja. Možno je, da bodo vaši nasveti v veliko pomoč obiskovalcem spletnega mesta.