Площадь крыши S1 = (10 × 8) / cos(30°) = 92,38 м². С учетом толщины древесины (обрешетка и обшивка — 50 мм) и минеральной ваты (10 см), коэффициент термического сопротивления R1 = 2,98 м²·°C/Вт.
Расход газа на отопление: расчет для частного дома площадью 150-200 м²
Перед владельцем частного дома возникает важный вопрос: как организовать теплоснабжение своего жилья. На сегодняшний день существует разнообразие вариантов для отопления, и одним из основных элементов системы отопления является котел. Он может действовать на различных видах топлива, таких как уголь, дрова, природный или сжиженный газ. Если предположить, что владелец хочет использовать сжиженный газ, возникает вопрос: какой же расход данного топлива потребуется для отопления дома площадью от 150 до 200 м²?
Сжиженный природный газ (LPG) представляет собой смесь этилена, пропана, бутана и других компонентов. Это топливо производит больше тепловой энергии, чем многие другие типы топлива, что подтверждено научными исследованиями.
Расход энергии на нагревание дома 150-200 м²: простые расчеты
Чтобы оценить расход энергии на отопление дома площадью 150-200 м², можно воспользоваться простой формулой: требуется 1 киловатт энергии для обогрева 10 квадратных метров. Следовательно, для 10 м² жилья потребуется 24 кВт в день, а для 200 м² — 480 кВт. Данная формула учитывает все тепловые «потребности» здания и может служить начальной точкой для расчетов.
Важно также учитывать не только площадь дома, но и его объем, что требует учета высоты стен, параметры которой могут значительно влиять на общие теплопотери.
Если говорить о стандартном строении с высотой стен до 250 см, можно продолжить использовать описанную ранее простую формулу. Это касается как постоянного, так и временного проживания в доме — данная информация является полезной рекомендацией от квалифицированных специалистов.
Для дома со стандартной высотой стен в 2,5 метра можно с уверенностью заявить, что формула: 10 м² потребляют 1 кВт энергии, остается действительной. Однако если ваш дом является вашим «флагманом», и контроль за температурными режимами в нем покрывает все ваши потребности и требования, настоятельно рекомендуется также учесть тепловую стабильность конструкции и температуру наружного воздуха. Если этот вариант вам не подходит, можете опираться на прямолинейные расчеты, о которых уже упоминалось.
Наиболее важным моментом является то, что газовый котел не должен функционировать без остановок. Обычно его работа организована по циклам: 1 час работы, 1 час простоя. Следовательно, согласно основной формуле, ежедневный расход энергии для отопления дома площадью 200 м² составит 240 кВт.
Воспользуйтесь следующим материалом для дополнительной информации о работе газового котла:
Предположим, что зима в вашем регионе длится примерно 200 дней (с октября до конца марта или начала апреля). В течение данного периода дом будет требовать 48 000 кВт энергии. Важно понимать, что речь идет именно о потребляемой энергии, а не о самом сжиженном газе. Эта информация крайне важна для выполнения точного расчета объема необходимого газа для отопления дома площадью 150-200 м².
Затраты газового котла на сжиженный газ: вычисляем показатели
В течение всего отопительного сезона, когда речь идет о доме площадью 200 м², его потребление тепловой энергии составит порядка 48 000 кВт. Сжиженный газ способен «генерировать» это тепло благодаря своей высокой энергийной плотности, которая называется теплотворной способностью, выражающей соотношение объема топлива к энергии, выделяемой в процессе сгорания.
Согласно исследованиям, теплотворная способность 1 кубического метра сжиженного газа равна 6,55 кВт тепловой энергии.
Таким образом, чтобы определить количество сжиженного газа, необходимого для обогрева дома площадью 200 м², нужно взять значение энергии, потребляемой домом за холодный период (48 000 кВт), и разделить его на теплотворную способность топлива (6,55 кВт), что в итоге составляет примерно 7330 литров газа.
Важно отметить, что эксперты советуют добавить к полученному значению не менее 10% в качестве запаса. Это обусловлено тем, что не вся выделяемая энергия полностью используется для отопления, часть ее теряется в процессе перемещения через трубы и сам котел.
Если к 7330 литрам добавить 10%, то получится 8063 литра — это объем потребления сжиженного газа для работы котла.
Для выяснения возможных теплопотерь здания требуется учитывать местные климатические условия, теплопроводность строительных материалов и нормы вентиляции. Чтобы произвести точный расчет необходимого количества газа, достаточно знать его теплотворную способность. Самое важное в этой работе — это внимание к деталям, поскольку именно оно может сократить затраты на отопление.
Отопительная система должна быть способна компенсировать тепловые потери, которые возникают в основном по двум причинам: потерям тепла через внешние границы здания и притоку холодного воздуха через систему вентиляции. Оба этих аспекта описываются математическими формулами, применимыми для ваших расчетов.
Теплопроводность и термическое сопротивление материала
Каждый строительный материал имеет свои свойства теплопередачи; именно они показывают, насколько эффективно тот или иной материал передает тепло. Интенсивность теплопередачи определяется коэффициентом теплопроводности λ (Вт/(м × °C)). Чем меньше значение коэффициента, тем более защищенным считается здание от холодного воздуха зимой.
Коэффициент теплопроводности материала, из которого построен дом, непосредственно влияет на расходы по отоплению; это особенно важно для жилищ, располагающихся в «холодных» регионах. Однако здания могут быть сооружены или утеплены материалами различной толщины, итого в практических расчетах используется коэффициент сопротивления теплопередаче:
R (м² × °C/Вт)
Этот коэффициент можно вычислить по следующей формуле:
R = h / λ,
где h — это толщина материала (м).
Пример. Определим коэффициент термического сопротивления для газобетонных блоков различной ширины D700 при λ = 0,16:
- ширина 300 мм: R = 0.3 / 0.16 = 1.88;
- ширина 400 мм: R = 0.4 / 0.16 = 2.50.
Для теплоизоляционных материалов и оконных конструкций может быть представлен как коэффициент теплового пропускания, так и коэффициент термического сопротивления. Если оболочка здания состоит из нескольких различных материалов, коэффициенты каждого слоя необходимо сложить для вычисления общего термического сопротивления всей конструкции.
Пример. Стена, состоящая из газобетонных блоков (λb= 0,16), толщиной 300 мм, с утеплителем из экструдированного пенополистирола (λp= 0,03) толщиной 50 мм и внутренней оболочкой (λv= 0,18), толщиной 20 мм.
Существуют специальные таблицы, в которых для разных регионов определены минимальные значения коэффициента теплопередачи для внешних стен зданий. Это всего лишь рекомендации.
Теперь можно вычислить общее значение U-value:
R = 0.3 / 0.16 + 0.05 / 0.03 + 0.02 / 0.18 = 1.88 + 1.66 + 0.11 = 3.65.
Слои, которые имеют минимальное значение с точки зрения «теплоотдачи», могут быть проигнорированы.
Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции
Потери тепла Q (Вт) через однородную поверхность можно рассчитать следующим образом:
Q = S × dT / R,
- S – площадь изучаемой поверхности (м²);
- dT – разница температур между воздухом внутри и снаружи помещения (°C);
- R – коэффициент сопротивления теплопередаче (м² × °C / Вт).
Расчет расхода газа
Зная общие теплопотери, можно рассчитать необходимое количество природного или сжиженного газа для отопления жилого помещения площадью 200 м². При этом стоит помнить, что помимо объема топлива, на количество выделяемой энергии также влияет его теплота сгорания, которая зависит от содержания влаги и химического состава смеси. Различают высшую теплотворную способность (Hh) и низшую (Hl) теплотворную способность.
Пропан по своим характеристикам имеет более низкую теплотворную способность по сравнению с бутаном, поэтому для расчетов необходимо определить процентное содержание этих компонентов в смеси, подаваемой в котел.
Для точного расчета необходимого количества газа, которого гарантированно хватит для отопления, следует узнать у поставщика значение низшей теплотворной способности. Эта характеристика представляется в единицах «мДж/м³» или «мДж/кг». Однако, поскольку единицы измерения и эффективность котлов и тепловых потерь основываются на ваттах, а не на джоулях, необходимо произвести преобразование, учитывая, что 1 мДж = 278 Вт × ч.
Если значение низшей теплотворной способности газа вам неизвестно, можно использовать следующие усредненные данные:
- для природного газа Hl= 9.3 кВт × ч / м³;
- для сжиженного газа Hl= 12.6 кВт × ч / кг.
Кроме того, нужно помнить, что еще одним важным показателем для расчетов является КПД котла K. Таким образом, окончательная формула для расчета расхода газа за период времени E (в часах) будет выглядеть следующим образом:
V = Q × E / (Hl× K / 100).
Период, в течение которого система отопления включается, определяется среднесуточной температурой воздуха.
Если температура в течение последних пяти дней не превышала + 8 °C, то дом нуждается в отоплении, согласно Постановлению Правительства РФ № 307 от 13.05.2006. Аналогичные данные используются и для частных домов с автономной системой отопления.
Точные данные о количестве дней с температурой ниже + 8 °C в вашем районе можно получить в местном гидрометцентре.
Если ваш дачный дом расположен недалеко от крупного населенного пункта, проще воспользоваться таблицей 1 СНиП 23-01-99 (графа 11). Умножение этого значения на 24 (число часов в сутках) дает необходимый ущерб E для дальнейших расчетов.
На основании климатических данных из таблицы 1 СНиП 23-01-99 строительные компании осуществляют расчеты, чтобы оценить теплопотери зданий.
Если температуры подаваемого воздуха и температуры в помещении постоянны (или колеблются незначительно), то теплопотери, связные как с ограждающими конструкциями, так и с вентиляцией, пропорциональны температуре наружного воздуха.
Таким образом, параметр T2 используется для расчетов тепловых потерь и может быть взят из 12 колонки таблицы 1 СНиП 23-01-99.
Пример для коттеджа на 200 м²
Произведем расчет расхода газа для загородного дома, расположенного в Ростове-на-Дону. Предположим, что продолжительность отопительного периода составляет E = 171 × 24 = 4104 ч. Средняя температура наружного воздуха T2= — 0,6 °C, а желаемая температура в доме составит T1= 24 °C.
Двухэтажный дом с неотапливаемым гаражом имеет общую площадь около 200 м². Стены не утеплены дополнительными материалами, что вполне допустимо для климата Ростовской области.
Шаг 1. Рассчитайте теплопотери по периметру здания без учета гаража.
Для этого определим однородные элементы:
- Окна. Всего 9 окон размером 1,6 × 1,8 м, 1 окно размером 1,0 × 1,8 м и 2 круглых окна площадью 0,38 м² каждое. Общая площадь окон: Sокна = 28,60 м². Согласно техническому паспорту у окон Rокна = 0,55, следовательно, Qокна = 1279 Вт.
- Двери. В доме имеются 2 утепленные двери размером 0,9 × 2,0 м. Их общая площадь составляет Sдвери = 3,6 м², а согласно паспортным данным Rдвери = 1,45, следовательно, Qдвери = 61 Вт.
- Глухая стена. Участок «АБВГД»: 36,1 × 4,8 = 173,28 м². Участок «ДЕ»: 8,7 × 1,5 = 13,05 м². Площадь фронтона крыши: 8,7 × 5,4 / 2 = 23,49 м². Общая площадь глухих стен составляет Sстена= 251,37 — Sокна — Sдвери = 219,17 м². Стены выполнены из легкого бетона толщиной 40 см и облицованы пустотелым кирпичом. Их Rстена = 2,50 + 0,63 = 3,13, следовательно, Qстена = 1723 Вт.
Общая сумма теплопотерь по периметру дома рассчитывается далее.
Шаг 2: Рассчитайте теплопотери через крышу.
Кровля утеплена сплошной обрешеткой (35 мм), минеральной ватой (10 см) и облицовкой (15 мм). Сопротивление крыши Rкрыша= 2,98. Площадь крыши основного здания составляет: 2 × 10 × 5,55 = 111 м² и над котельной: 2,7 × 4,47 = 12,07 м². Общая площадь крыши Sкрыша= 123,07 м². Таким образом, Qкрыша= 1016 Вт.
Шаг 3: Рассчитайте теплопотери через пол.
Полы в жилых зонах и в гараже следует рассчитывать отдельно. Площадь может быть точно вычислена с использованием математических формул или программ обработки, таких как Corel Draw.
Под полом находится фанера под ламинатом (всего 5 см) и теплоизоляция из базальта (5 см), что обеспечивает хорошую теплоизоляцию. Rпол = 1,72. Следовательно, потери тепла через пол также рассчитываются аналогичным способом.
Шаг 4: Рассчитайте потери тепла из-за холодного гаража. Пол в гараже не изолирован.
Тепло может покидать отапливаемое помещение следующими путями:
Допустим, мы рассчитаем температуру в гараже, исходя из равновесия теплообмена: Tгараж = 9,2 °C. Тогда тепловые потери будут равняться: Qгараж = 324 Вт.
Шаг 5: Рассчитайте потери тепла из-за вентиляции.
Как посчитать расход магистрального газа
Расход газа на отопление частного дома напрямую зависит от мощности системы, от которой, в свою очередь, зависит и расход газа для газовых котлов. При выборе котла необходимо правильно рассчитать его мощность, что зависит от размеров отапливаемого пространства. Мощность может быть рассчитана для каждого помещения отдельно, учитывая среднегодовую минимальную температуру наружного воздуха.
Читайте также: Какой стабилизатор напряжения лучше выбрать для газовых котлов?
Для оценки энергоэффективности, имеющиеся данные могут быть уменьшены в два раза. Поскольку температура в течение отопительного сезона изменяется от сильных морозов до плюсовых значений, потребление газа варьируется в аналогичных пропорциях.
Для расчета требуемой мощности можно использовать соотношение, согласно которому на 10 кв. м отапливаемой площади требуется 1 кВт. Используя ранее озвученные рекомендации, возьмем значение в 50 Вт на квадратный метр в час. В итоге для 100 кв. м потребуется 5 кВт.
Объем необходимого топлива рассчитывается по формуле A = Q / q * B, где:
- A – искомый объем газа в кубометрах в час;
- Q – мощность, необходимая для обогрева (в нашем примере 5 кВт);
- q – минимальная удельная теплота (зависит от марки газа) в киловаттах. Для марки G20 это 34,02 МДж на кубометре, что соответствует 9,45 кВт;
- B – КПД нашего котла, допустим, 95%, т.е. 0.95.
Подставив указанные значения в формулу, мы получаем 0,557 кубометров газа в час на 100 м². Если рассматривать дом площадью 150 м² (расход 7,5 кВт), то получим 0,836 кубометров, а для 200 м² (расход 10 кВт) — 1,114 кубометров и так далее. Полученное значение необходимо умножить на 24 для получения среднего суточного потребления, а затем на 30 для среднемесячного потребления.
Расчет для сжиженного газа
Приведенная выше формула подходит и для других видов топлива, включая сжиженный газ в баллонах для газового котла. Его теплотворная способность, конечно, отличается. Мы принимаем эту величину равной 46 МДж на килограмм, то есть 12,8 кВт на килограмм. Предположим, КПД котла равен 92%. Подставив такие данные в формулу, можем получить 0,42 кг в час.
Сжиженный газ обычно измеряется в килограммах, которые затем переводятся в литры. Для расчета расхода газа на отопление дома площадью 100 м² значение, полученное в результате вышеописанных расчетов, делится на 0,54 (вес одного литра газа).
Читайте также: Какова связь между твердотопливным и газовым котлом в одной системе?
Действуйте согласно вышеприведенному примеру: умножьте на 24, а затем на 30 дней. Чтобы вычислить потребление топлива за весь зимний период, просто умножьте среднемесячное значение на количество месяцев.
Среднемесячное потребление составляет приблизительно:
- расход сжиженного газа на отопление дома площадью 100 м² – около 561 литров;
- расход сжиженного газа на отопление дома 150 м² – примерно 841,5 литра;
- расход сжиженного газа на отопление дома 200 м² – порядка 1122 литра;
- расход сжиженного газа на отопление дома 250 м² – около 1402,5 литра и так далее.
Стандартный газовый баллон содержит примерно 42 литра, поэтому разделив сезонную потребность в газе на 42, получится нужное количество баллонов. После этого умножьте на цену газового баллона, чтобы узнать общую стоимость топлива для отопления в течение всего зимнего периода.
Также вы можете посмотреть видео, в котором представлен ряд рекомендаций по снижению потребления газа котлами.
Экономические затраты на обеспечение комфортного микроклимата в вашем доме можно уменьшить следующими способами:
- дополнительное утепление всех конструкций, установка окон со стеклопакетами и дверных структур без мостиков холода;
- монтаж качественной приточно-вытяжной вентиляции (неправильно спроектированная система может стать причиной повышенных теплопотерь);
- внедрение альтернативных источников энергии – таких как солнечные панели и т.д.
В любом случае вам стоит учитывать преимущества автоматизированных систем отопления, способных поддерживать оптимальный уровень температуры в каждой комнате. Это снизит нагрузку на котел и расход топлива, когда температура на улице повышается, и даст возможность снизить подачу теплоносителя в радиаторы или теплые полы в неиспользуемых помещениях.
Если в вашем доме установлена стандартная радиаторная система, на стену за каждым радиатором можно приклеить тонкий изоляционный слой из пенопласта с алюминиевой фольгой на внешней стороне. Такой экран эффективно отражает тепло и минимизирует его потери через стены.
Реализация ряда мер по повышению тепловой производительности вашего дома значительно поможет снизить расходы на электроэнергию.
Как избежать теплопотерь
Расход топлива на отопление дома в значительной степени зависит от общей площади отапливаемых помещений и коэффициента теплопотерь. Любое здание теряет тепло через крышу, стены, оконные и дверные проемы, а также первый этаж.
Таким образом, величина теплопотерь зависит от множества факторов:
- особенности климатических условий;
- роза ветров и расположение дома относительно сторон света;
- характеристики материалов, использованных для строительства;
- наличие подвала или цокольного этажа;
- качество теплоизоляции конструкций, включая полы, стены и кровлю;
- количество и качество герметичности оконных и дверных проемов.
Проведение тепловых расчетов дома позволяет определить оптимальные параметры котлопроводной системы. Чтобы наиболее точно увидеть потребность в тепле, рекомендуется производить расчет для каждого помещения индивидуально. Например, главные теплотери находятся в помещениях с несколькими окнами или в угловых комнатах.
Следует помнить, что мощность котла должна быть выбрана с небольшим запасом относительно расчетных данных. Котел теряет свою эффективность и может сломаться, если его работа часто осуществляется при максимальной нагрузке. Тем не менее, слишком высокие характеристики мощности также ведут к неэффективным затратам на обогрев и повышенному потреблению топлива.
Расчет объема топлива для отопления дома
Например, выше мы установили, что один кубический метр или литр природного или сжиженного газа вырабатывает в среднем 9,3 и 6,55 кВт тепловой энергии соответственно. Это позволяет подсчитать, что для обогрева потребуется 37 800 кВт и 50 400 кВт (затраты в холодный период для домов площадью 150 и 200 квадратных метров):
- 4064 и 5419 кубических метров природного газа (37800/9,3 и так далее).
- 5771 и 7695 литров сжиженного газа (37800/6,55 и так далее).
Важно помнить, что к этим значениям необходимо добавить еще 10%, так как КПД газового котла составляет 90% (десятая часть энергия сгорания выходит пустую, из-за тепловых потерь). Это дает следующую картину:
- Предполагаемый расход газа для отопления дома площадью 150 м² – 4471 м³ или 6348 литров.
- Примерный расход топлива для обогрева строения площадью 200 м² – 5960 м³ или 8464 литра.
Приведенное значение расхода газа было рассчитано на весь отопительный период – 7 месяцев, начиная с октября и заканчивая апреля. Поэтому в теплые зимы, вероятно, вы будете использовать меньше топлива, чем в расчетах. Однако результаты können также помочь определить, какое топливо будет более выгодным — природное или сжиженное.
Какой газ выбрать – что выгоднее?
Для того чтобы подключиться к газовой сети, пользователь обязан покрыть расходы на проектирование и установку. Эти затраты могут быть весьма значительными. Растущие требования со стороны газовых служб делают газификацию частного дома достаточно дорогостоящим процессом. Тем не менее, все инвестиции способны со временем окупить себя за счет дальнейшей экономии. В марте 2017 года стоимость одного кубического метра газа колебалась от 4,44 до 8,66 рубля в зависимости от региона России, средней стоимостью 6,55 рубля. Соответственно, отопление дома площадью 150 м² или 200 м² природным газом, учитывая предполагаемое среднегодовое потребление, обойдется в 29 825 и 39 038 рублей соответственно.
Жидкое топливо не требует подключения к магистральному трубопроводу, однако необходимо построить емкость для хранения необходимого объема газа, которая также требует регулярного заполнения, что оборачивается значительными затратами на доставку. К тому же, владелец обязан проводить техническое обслуживание оборудования. Все это снова ставит под вопрос безопасность всех жильцов, так как надежность всего оборудования отвечает за безопасность.
С весны 2017 года стоимость одного литра сжиженного углеводородного газа (СУГ) на заправках варьируется от 11 до 20 рублей в зависимости от местоположения. Средняя стоимость этого топлива составила 15,5 рублей. Исходя из этого, отопление дома площадью 150 м² сжиженным газом обходится в 98 394 рубля, а для дома на 200 м² — еще больше – 131 192 рубля. Неудивительно, что сжиженный газ оказывается в 3,3 раза дороже, чем природный. Ясно, что выбор очевиден — покупать магистральный газ будет более выгодно, несмотря на всю бюрократию и сложность процесса подключения.
Как уменьшить потребление топлива владельцу частного дома
Приведенные выше суммы могут четко продемонстрировать владельцам частных домов, насколько велики затраты на тепло. Но, кроме того, согласно данным, владелец дома может изменить расходы на отопление в свою пользу.
Для этого следует предпринять следующие шаги:
- Утепление фасадов, фундаментов, кровель, перекрытий чердаков и подвалов – даже небольшой слой термоизолятора способен значительно снизить счета за газ, как минимум на несколько тысяч рублей.
- Замена старых окон на современные стеклопакеты, а установка теплостойких дверей также может совокупно сэкономить до 5-10 тысяч рублей. Причем стоит акцентировать внимание на оконных и дверных конструкциях в первую очередь, так как именно они могут являться источником более 40% теплопотерь.
- Установка теплового аккумулятора в подвале или котельной, смена схем разводки системы на двухконтурную, снабжающую возможность точечного контроля за температурой радиаторов, покупка котла с высоким КПД, который может достигать до 95% эффективности. Это может снизить затраты до 10-15% от общего счета.
Итак, необходимо, во-первых, повысить теплоизоляционные свойства своего дома, а во-вторых, использовать более энергоэффективное оборудование. Процесс модернизации не обязательно должен завершаться за один сезон; вы можете начать с окон, затем заменить котел и позже заняться утеплением стен и потолков. В итоге, такая рационализация поможет снизить расходы на отопление до 25%.
