Poraba plina za ogrevanje hiše 200 m²: določitev stroškov pri uporabi glavnega in ustekleničenega goriva
Lastniki srednjih in velikih koč morajo načrtovati stroške vzdrževanja svojih stanovanj.Zato se pogosto pojavi naloga izračuna porabe plina za ogrevanje hiše 200 m2 ali večja površina. Prvotna arhitektura običajno ne dovoljuje uporabe metode analogij in iskanja že pripravljenih izračunov.
Vendar za rešitev tega problema ni treba plačati denarja. Vse izračune lahko naredite sami. To bo zahtevalo poznavanje nekaterih predpisov, pa tudi razumevanje fizike in geometrije na šolski ravni.
Pomagali vam bomo razumeti to perečo težavo za domačega ekonomista. Povedali vam bomo, katere formule se uporabljajo za izračune, katere značilnosti morate poznati, da dobite rezultat. Članek, ki smo ga predstavili, ponuja primere, na podlagi katerih boste lažje naredili lastne izračune.
Vsebina članka:
Iskanje količine izgube energije
Za določitev količine energije, ki jo hiša izgubi, je treba poznati podnebne značilnosti območja, toplotno prevodnost materialov in standarde prezračevanja. In za izračun potrebne količine plina je dovolj vedeti njegovo kalorično vrednost. Najpomembnejša stvar pri tem delu je pozornost do podrobnosti.
Ogrevanje stavbe mora nadomestiti toplotne izgube, ki nastanejo zaradi dveh glavnih razlogov: uhajanje toplote po obodu hiše in dotok hladnega zraka skozi prezračevalni sistem.Oba postopka opisujejo matematične formule, ki jih lahko uporabite za izvajanje lastnih izračunov.
Toplotna prevodnost in toplotna odpornost materiala
Vsak material lahko prevaja toploto. Intenzivnost njegovega prenosa je izražena s koeficientom toplotne prevodnosti λ (W / (m × °C)). Nižje kot je, bolje je konstrukcija pozimi zaščitena pred zmrzovanjem.
Vendar pa je mogoče zgradbe zložiti ali izolirati z materialom različnih debelin. Zato se v praktičnih izračunih uporablja koeficient odpornosti na prenos toplote:
R (m2 × °C / W)
S toplotno prevodnostjo je povezana z naslednjo formulo:
R = h/λ,
Kje h – debelina materiala (m).
Primer. Določimo koeficient odpornosti proti prenosu toplote gaziranih betonskih blokov razreda 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 izolacijski materiali in okenskih blokov, je mogoče podati tako koeficient toplotne prevodnosti kot koeficient upora prenosa toplote.
Če je ograjena 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 (λb = 0,16), debeline 300 mm. Zunaj je izoliran ekstrudirana polistirenska pena (λstr = 0,03) debeline 50 mm, notranjost pa je obložena z obrobo (λv = 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 nepomembni glede na parameter »varčevanje toplote«, lahko zanemarimo.
Izračun toplotnih izgub skozi ovoje stavb
Izguba toplote Q (W) na homogeni površini se lahko izračuna na naslednji način:
Q = S × dT / R,
Kje:
- S – površina obravnavane površine (m2);
- dT – temperaturna razlika med zrakom v prostoru in zunaj njega (°C);
- R – koeficient odpornosti na toplotni prehod površine (m2 * °C / W).
Za določitev skupnega indikatorja vseh toplotnih izgub izvedite naslednje korake:
- izberite območja, ki so homogena glede koeficienta odpornosti na prenos toplote;
- izračunati njihove površine;
- določite kazalnike toplotne odpornosti;
- izračunajte toplotne izgube za vsak odsek;
- povzemite dobljene vrednosti.
Primer. Kotna soba 3 × 4 metre v zgornjem nadstropju s hladnim podstrešnim prostorom. Končna višina stropa je 2,7 metra. Ima 2 okni, dimenzij 1 × 1,5 m.
Ugotovimo toplotne izgube skozi obod pri temperaturi zraka znotraj "+25 °С" in zunaj - "–15 °С":
- Izberimo območja, ki so homogena glede na koeficient upora: strop, stena, okna.
- Stropna površina Sp = 3 × 4 = 12 m2. Območje okna SO = 2 × (1 × 1,5) = 3 m2. Območje stene Sz = (3 + 4) × 2.7 – SO = 29,4 m2.
- Koeficient toplotne upornosti stropa je sestavljen iz stropa (debela plošča 0,025 m), izolacije (plošče iz mineralne volne debeline 0,10 m) in lesenega poda podstrešja (les in vezane plošče skupne debeline 0,05 m): Rp = 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: RO = 0,50. Za steno, zgrajeno kot v prejšnjem primeru: Rz = 3.65.
- Qp = 12 × 40 / 3,12 = 154 W. QO = 3 × 40 / 0,50 = 240 W. Qz = 29,4 × 40 / 3,65 = 322 W.
- Splošne toplotne izgube modelne sobe skozi ovoj stavbe Q = Qp + QO + Qz = 716 W.
Izračun z uporabo zgornjih formul daje dober približek, pod pogojem, da material izpolnjuje deklarirane lastnosti toplotne prevodnosti in da med gradnjo ni napak, ki bi lahko nastale. Problem je lahko tudi staranje materialov in konstrukcije hiše kot celote.
Tipična geometrija sten in strehe
Pri določanju toplotne izgube je običajno vzeti linearne parametre (dolžino in višino) notranje strukture in ne zunanje. To pomeni, da se pri izračunu prenosa toplote skozi material upošteva kontaktna površina toplega in ne hladnega zraka.
Tako je na primer pri dimenzijah hiše 8 × 10 metrov in debelini stene 0,3 metra notranji obod pint = (9,4 + 7,4) × 2 = 33,6 m in zunanja pzunanji = (8 + 10) × 2 = 36 m.
Mednadstropni strop ima običajno debelino od 0,20 do 0,30 m, zato bo višina obeh nadstropij od tal prvega do stropa drugega od zunaj enaka. Hzunanji = 2,7 + 0,2 + 2,7 = 5,6 m Če dodamo samo končno višino, dobimo manjšo vrednost: Hint = 2,7 + 2,7 = 5,4 m Medetažni strop, za razliko od sten, nima funkcije izolacije, zato morate za izračune vzeti Hzunanji.
Za dvonadstropne hiše z dimenzijami približno 200 m2 razlika med površino notranjih in zunanjih sten je od 6 do 9%. Podobno notranje dimenzije upoštevajo geometrijske parametre strehe in stropov.
Izračun površine sten za koče s preprosto geometrijo je elementaren, saj so fragmenti sestavljeni iz pravokotnih odsekov in zatrepov podstrešnih in podstrešnih prostorov.
Pri izračunu toplotne izgube skozi streho je v večini primerov dovolj uporabiti formule za iskanje površin trikotnika, pravokotnika in trapeza.
Pri določanju toplotne izgube ni mogoče upoštevati površine položene strehe, saj gre tudi za previse, ki v formuli niso upoštevani. Poleg tega je pogosto material (na primer strešna klobučevina ali profilirana pocinkana pločevina) nameščen z rahlim prekrivanjem.
Tudi pravokotna geometrija oken ne povzroča težav pri izračunih. Če imajo okna z dvojno zasteklitvijo zapleteno obliko, potem njihove površine ni mogoče izračunati, lahko pa jo ugotovite iz potnega lista izdelka.
Izguba toplote skozi tla in temelj
Izračun toplotne izgube v tla skozi tla spodnjega nadstropja, pa tudi skozi stene in tla kleti, se izračuna v skladu s pravili, predpisanimi v Dodatku "E" SP 50.13330.2012. Dejstvo je, da je hitrost širjenja toplote v tleh veliko nižja kot v atmosferi, zato zemljino lahko pogojno uvrstimo tudi med izolacijske materiale.
Ker pa se nagibajo k zmrzovanju, je talno območje razdeljeno na 4 cone. Širina prvih treh je 2 metra, četrti obsega preostali del.
Za vsako cono se določi koeficient upora prenosa toplote, ki ga doda 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 pa se za določitev skupnega koeficienta toplotne upornosti dodajo indikatorji izolacije in tal.
Primer. Naj ima hiša z zunanjimi merami 10 × 8 m in debelino stene 0,3 metra klet z globino 2,7 metra. Njegov strop se nahaja na ravni tal. Toplotne izgube v zemljo je treba izračunati pri notranji temperaturi zraka »+25 °C« in zunanji temperaturi zraka »-15 °C«.
Zidovi naj bodo iz FBS blokov debeline 40 cm (λf = 1,69). Notranjost je obložena z deskami debeline 4 cm (λd = 0,18). Tla kleti so zapolnjena z ekspandiranim glinenim betonom debeline 12 cm (λZa = 0,70). Potem je koeficient toplotne upornosti sten podstavka: Rz = 0,4 / 1,69 + 0,04 / 0,18 = 0,46, in tla Rp = 0.12 / 0.70 = 0.17.
Notranje mere hiše bodo 9,4 × 7,4 metra.
Izračunajmo površine in koeficiente odpornosti proti prenosu toplote po conah:
- Cona 1 poteka samo ob steni. Ima obseg 33,6 m in višino 2 m S1 = 33.6 × 2 = 67.2. Rz1 = Rz + R1 = 0.46 + 2.1 = 2.56.
- Cona 2 ob steni. Ima obseg 33,6 m in višino 0,7 m S2c = 33.6 × 0.7 = 23.52. Rz2s = Rz + R2 = 0.46 + 4.3 = 4.76.
- Cona 2 po nadstropju. S2p = 9.4 × 7.4 – 6.8 × 4.8 = 36.92. Rz2p = Rp + R2 = 0.17 + 4.3 = 4.47.
- Cona 3 gre samo na tla. S3 = 6.8 × 4.8 – 2.8 × 0.8 = 30.4. Rz3 = Rp + R3 = 0.17 + 8.6 = 8.77.
- Cona 4 gre samo na tla. S4 = 2.8 × 0.8 = 2.24. Rz4 = Rp + R4 = 0.17 + 14.2 = 14.37.
Izguba toplote iz kleti Q = (S1 / Rz1 + S2c / Rz2s + S2p / Rz2p + S3 / Rz3 + S4 / Rz4) × dT = (26,25 + 4,94 + 8,26 + 3,47 + 0,16) × 40 = 1723 W.
Računovodstvo neogrevanih prostorov
Pogosto se pri izračunu toplotne izgube pojavi situacija, ko ima hiša neogrevano, a izolirano sobo. V tem primeru poteka prenos energije v dveh fazah. Razmislimo o tej situaciji na primeru podstrešja.
Glavna težava je, da se tlorisna površina med mansardo in nadstropjem razlikuje od strehe in dvokapnic. V tem primeru je treba uporabiti pogoj bilance prenosa toplote Q1 = Q2.
Lahko se zapiše tudi na naslednji način:
K1 ×(T1 – T#) = K2 ×(T# – T2),
Kje:
- K1 = S1 / R1 + … + Sn / Rn za pokrivanje med toplim delom hiše in hladilnico;
- K2 = S1 / R1 + … + Sn / Rn za premostitev hladilnice in ulice.
Iz enakosti toplotnega prehoda najdemo temperaturo, ki se bo vzpostavila v hladilnici pri znanih vrednostih v hiši in zunaj. T# = (K1 × T1 + K2 × T2) / (K1 + K2). Po tem nadomestimo vrednost v formulo in poiščemo toplotne izgube.
Primer. Naj bo notranja velikost hiše 8 x 10 metrov. Naklon strehe – 30°. Notranja temperatura zraka je "+25 °C", zunanja pa "-15 °C".
Koeficient toplotne upornosti stropa izračunamo kot v primeru v poglavju za izračun toplotnih izgub skozi ovoje stavbe: Rp = 3,65. Območje prekrivanja je 80 m2, Zato K1 = 80 / 3.65 = 21.92.
Površina strehe S1 = (10 × 8) / cos(30) = 92,38. Izračunamo koeficient toplotne odpornosti ob upoštevanju debeline lesa (obloga in zaključna obdelava - 50 mm) in mineralne volne (10 cm): R1 = 2.98.
Okenska površina za zatrep S2 = 1,5.Za običajno dvokomorno okno z dvojno zasteklitvijo toplotna odpornost R2 = 0,4. Izračunajte površino pedimenta po formuli: S3 = 82 × tg(30) / 4 – S2 = 7,74. Koeficient odpornosti na toplotni prehod je enak kot pri strehi: R3 = 2.98.
Izračunajmo koeficient za streho (ne pozabimo, da je število dvokapnic 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 °C.
Dobljeno vrednost nadomestimo s katero koli od formul za izračun toplotnih izgub (ob predpostavki, da so v ravnotežju enake) in dobimo želeni rezultat:
Q1 = K1 × (T1 – T#) = 21,92 × (25 – (–1,64)) = 584 W.
Hlajenje skozi prezračevanje
Za vzdrževanje normalne mikroklime v hiši je nameščen prezračevalni sistem. To povzroči pretok hladnega zraka v prostor, kar je treba upoštevati tudi pri izračunu toplotnih izgub.
Zahteve za količino 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 merska enota toplotne izgube vat, toplotna kapaciteta zraka c (kJ / kg × °C) je treba zmanjšati na dimenzijo "Š × v / kg × °C". Za zrak na morski gladini lahko vzamemo vrednost c = 0,28 W × h / kg × ° C.
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 kot 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 – pretok zraka (m3 / h);
- dT – temperaturna razlika med prostorom in vstopnim zrakom (°C).
Če hladen zrak vstopi neposredno v hišo, potem:
dT = T1 – T2,
Kje:
- T1 – notranja temperatura;
- T2 - zunanja temperatura.
Toda za velike predmete običajno prezračevalni sistem vgraditi rekuperator (toplotni izmenjevalnik). Omogoča znatno varčevanje z energetskimi viri, saj pride do delnega segrevanja vhodnega zraka zaradi temperature izhodnega toka.
Učinkovitost takih naprav se meri v njihovi učinkovitosti k (%). V tem primeru bo prejšnja formula imela obliko:
dT = (T1 – T2) × (1 – k / 100).
Izračun porabe plina
Vedeti skupna toplotna izguba, lahko preprosto izračunate potrebno porabo zemeljskega ali utekočinjenega plina za ogrevanje hiše s površino 200 m2.
Na količino sproščene energije poleg količine goriva vpliva njegova kalorična vrednost. Pri plinu je ta indikator odvisen od vlažnosti in kemične sestave dobavljene mešanice. Obstajajo višje (Hh) in nižje (Hl) kalorična vrednost.
Za izračun količine goriva, ki bo zagotovljeno dovolj za ogrevanje, se v formulo nadomesti vrednost spodnje kurilne vrednosti, ki jo lahko dobite pri dobavitelju plina. Standardna enota za merjenje kurilne vrednosti je “mJ/m”3« ali »mJ/kg«. Ker pa merske enote moči kotla in toplotnih izgub delujejo z vati, ne z jouli, je treba izvesti pretvorbo, pri čemer je treba upoštevati, da je 1 mJ = 278 W × h.
Če vrednost spodnje kalorične vrednosti mešanice ni znana, je dovoljeno vzeti naslednje povprečne vrednosti:
- za zemeljski plin Hl = 9,3 kW × h/m3;
- za utekočinjen plin Hl = 12,6 kW × h / kg.
Drugi indikator, potreben za izračune, je učinkovitost kotla K. Običajno se meri v odstotkih. Končna formula za porabo plina v določenem časovnem obdobju E (h) ima naslednjo obliko:
V = Q × E / (Hl × K / 100).
Obdobje vklopa centraliziranega ogrevanja v hišah je določeno s povprečno dnevno temperaturo zraka.
Če v zadnjih petih dneh ne preseže "+ 8 ° C", je treba v skladu z Odlokom Vlade Ruske federacije št. 307 z dne 13. maja 2006 zagotoviti oskrbo s toploto v hiši. 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 bila zgrajena koča, najdete v lokalni podružnici hidrometeorološkega centra.
Če se hiša nahaja v bližini velikega naseljenega območja, je lažje uporabljati mizo. 1. SNiP 23-01-99 (stolpec št. 11). Če to vrednost pomnožimo s 24 (ur na dan), dobimo parameter E iz enačbe za izračun pretoka plina.
Če sta količina dotoka zraka in temperatura v prostoru stalna (ali z manjšimi nihanji), bodo toplotne izgube tako skozi ovoj stavbe kot zaradi prezračevanja prostorov premo sorazmerne z zunanjo temperaturo zraka.
Zato za parameter T2 v enačbah za izračun toplotnih izgub lahko vzamete vrednost iz stolpca št. 12 tabele. 1. SNiP 23-01-99.
Primer za kočo na 200 m2
Izračunajmo porabo plina za kočo v bližini Rostova na Donu. Trajanje ogrevalne dobe: E = 171 × 24 = 4104 ure Povprečna zunanja temperatura T2 = – 0,6 °С. Želena temperatura v hiši: T1 = 24 °C.
Korak 1. Izračunajmo toplotne izgube skozi obod brez upoštevanja garaže.
Če želite to narediti, izberemo homogena območja:
- Okno. Skupaj je 9 oken, ki merijo 1,6 × 1,8 m, eno okno meri 1,0 × 1,8 m in 2,5 okroglih oken s površino 0,38 m.2 vsak. Skupna površina okna: Sokno = 28,60 m2. Glede na potni list izdelka Rokno = 0,55. Potem Qokno = 1279 W.
- Vrata. Izolirana vrata so 2 dimenzij 0,9 x 2,0 m, njihova površina je: Svrata = 3,6 m2. Glede na potni list izdelka Rvrata = 1,45. Potem Qvrata = 61 W.
- Prazna stena. Odsek "ABVGD": 36,1 × 4,8 = 173,28 m2. Odsek "DA": 8,7 × 1,5 = 13,05 m2. Odsek "DEZH": 18,06 m2. Površina dvokapnice: 8,7 × 5,4 / 2 = 23,49. Skupna površina prazne stene: Szid = 251.37 – Sokno – Svrata = 219,17 m2. Stene so iz porobetona debeline 40 cm in votle fasadne opeke. Rstene = 2,50 + 0,63 = 3,13. Potem Qstene = 1723 W.
Skupna toplotna izguba skozi obod:
Qperim = Qokno + Qvrata + Qstene = 3063 W.
2. korak Izračunajmo toplotne izgube skozi streho.
Izolacija je masivna letva (35 mm), mineralna volna (10 cm) in obloga (15 mm). Rstrehe = 2,98. Površina strehe nad glavno stavbo: 2 × 10 × 5,55 = 111 m2, in nad kotlovnico: 2,7 × 4,47 = 12,07 m2. Skupaj Sstrehe = 123,07 m2. Potem Qstrehe = 1016 W.
3. korak Izračunajmo toplotne izgube skozi tla.
Odpornost proti prenosu toplote zagotavljajo grobe talne plošče in vezane plošče pod laminatom (skupaj 5 cm), pa tudi bazaltna izolacija (5 cm). Rspol = 1,72. Potem bo izguba toplote skozi tla enaka:
Qnadstropje = (S1 / (Rnadstropje + 2.1) + S2 / (Rnadstropje + 4.3) + S3 / (Rnadstropje + 2.1)) × dT = 546 W.
4. korak Izračunajmo toplotne izgube skozi hladno garažo. Njegova tla niso izolirana.
Toplota prodira iz ogrevane hiše na dva načina:
- Skozi nosilno steno. S1 = 28.71, R1 = 3.13.
- Skozi zidano pregrado s kurilnico. S2 = 11.31, R2 = 0.89.
Dobimo K1 = S1 / R1 + S2 / R2 = 21.88.
Toplota uhaja iz garaže navzven na naslednji način:
- Skozi okno. S1 = 0.38, R1 = 0.55.
- Skozi vrata. S2 = 6.25, R2 = 1.05.
- Skozi zid. S3 = 19.68, R3 = 3.13.
- Skozi streho. S4 = 23.89, R4 = 2.98.
- Skozi tla Cona 1. S5 = 17.50, R5 = 2.1.
- Skozi tla Cona 2. S6 = 9.10, R6 = 4.3.
Dobimo K2 = S1 / R1 + … + S6 / R6 = 31.40
Izračunajmo temperaturo v garaži ob upoštevanju ravnovesja prenosa toplote: T# = 9,2 °C. Potem bo toplotna izguba enaka: Qgaraža = 324 W.
5. korak Izračunajmo toplotne izgube zaradi prezračevanja.
Naj bo izračunana prostornina prezračevanja za takšno kočo s 6 osebami, ki živijo v njej, enaka 440 m3/uro. Sistem ima rekuperator z izkoristkom 50%. Pri teh pogojih izgube toplote: Qzračnik = 1970 W.
korak 6. Določimo skupno toplotno izgubo tako, da seštejemo vse lokalne vrednosti: Q = 6919 W.
korak 7 Izračunajmo količino plina, potrebno za ogrevanje modelne 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 investicije za zmanjšanje toplotnih izgub.
Zaključki in uporaben video na to temo
Toplotna prevodnost in odpornost na prenos toplote materialov. Pravila za izračun sten, strehe in tal:
Najtežji del izračunov za določitev prostornine plina, potrebnega za ogrevanje, je ugotoviti toplotne izgube ogrevanega objekta. Tukaj morate najprej natančno preučiti geometrijske izračune.
Če se zdijo finančni stroški ogrevanja preveliki, potem razmislite o dodatni izolaciji hiše. Poleg tega izračuni toplotnih izgub jasno kažejo strukturo zmrzovanja.
Pustite komentarje v spodnjem bloku, postavite vprašanja o nejasnih ali zanimivih točkah in objavite fotografije, povezane s temo članka. Delite svoje izkušnje pri izvajanju izračunov za določitev stroškov ogrevanja. Možno je, da bo vaš nasvet zelo koristen obiskovalcem spletnega mesta.