Консумация на газ за отопление на къща 200 м²: определяне на разходите при използване на основно и бутилирано гориво
Собствениците на средни и големи вили трябва да планират разходите за поддръжка на жилищата. Поради това често възниква задачата да се изчисли консумацията на газ за отопление на къща 200 m2 или по-голяма площ. Оригиналната архитектура обикновено не ви позволява да използвате метода на аналогии и да намерите готови изчисления.
За решаването на този проблем обаче не е необходимо да плащате пари. Всички изчисления могат да бъдат направени независимо. Това ще изисква познаване на определени разпоредби, както и разбиране на физиката и геометрията на ниво училище.
Ще ви помогнем да разберете този жизненоважен проблем за домашния икономист. Ще ви покажем по какви формули се правят изчисленията, какви характеристики трябва да знаете, за да получите резултат. Статията, която представихме, предоставя примери, въз основа на които ще бъде по-лесно да направите собствено изчисление.
Съдържанието на статията:
Намиране на стойността на загубата на енергия
За да се определи количеството енергия, което една къща губи, е необходимо да се знаят климатичните особености на района, топлопроводимостта на материалите и степента на вентилация. И за да се изчисли необходимия обем газ, достатъчно е да се знае неговата калоричност. Най-важното в тази работа е вниманието към детайла.
Отоплението на сграда трябва да компенсира загубите на топлина, които възникват по две основни причини: изтичане на топлина около периметъра на къщата и приток на студен въздух през вентилационната система. И двата процеса са описани чрез математически формули, според които можете самостоятелно да извършвате изчисления.
Топлопроводимост и топлинна устойчивост на материала
Всеки материал може да отвежда топлина. Интензитетът на неговото предаване се изразява чрез коефициента на топлопроводимост λ (W / (m × ° C)). Колкото по-ниска е тя, толкова по-добре структурата е защитена от замръзване през зимата.
Сградите обаче могат да бъдат сгънати или изолирани с материали с различна дебелина. Следователно в практическите изчисления се използва коефициентът на устойчивост на топлопреминаване:
R (m2 × ° C / W)
Той е свързан с топлопроводимост по следната формула:
R = h / λ,
където з - дебелина на материала (m).
Пример. Определяме коефициента на устойчивост на топлопреминаване на блокове от газобетон с различна ширина на марката 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.
за изолационни материали на блоковете на прозорците може да се даде както коефициентът на топлопроводимост, така и коефициентът на устойчивост на топлопреминаване.
Ако ограждащата конструкция се състои от няколко материала, тогава при определяне на коефициента на устойчивост на топлопреминаване на целия "пай", коефициентите на отделните му слоеве се обобщават.
Пример. Стената е изградена от газобетонни блокове (λб = 0,16), с дебелина 300 мм. Отвън е изолирана екструдирана пенополистирол (λр = 0,03) дебелина 50 мм и облицована с облицовка отвътре (λV = 0,18), с дебелина 20 мм.
Сега можете да изчислите общия коефициент на устойчивост на топлопреминаване:
R = 0.3 / 0.16 + 0.05 / 0.03 + 0.02 / 0.18 = 1.88 + 1.66 + 0.11 = 3.65.
Приносът на слоевете, които са незначителни в параметъра „пестене на топлина“, може да бъде пренебрегнат.
Изчисляване на загубата на топлина чрез обвивки на сгради
Загуба на топлина Q (W) чрез хомогенна повърхност може да се изчисли, както следва:
Q = S × dT / R,
когато:
- S - площ на разглежданата повърхност (m2);
- дТ - разлика в температурата между въздуха вътре и извън помещението (° C);
- R - коефициент на повърхностна топлопреминаване (m2 * ° C / W).
За да определите общия показател за всички топлинни загуби, изпълнете следните действия:
- разпределете области, които са равномерни в коефициента на устойчивост на топлопреминаване;
- изчислете площта им;
- определят показателите за термично съпротивление;
- изчислете загубата на топлина за всеки от обектите;
- обобщете получените стойности.
Пример. Ъглова стая 3 × 4 метра на последния етаж със студено таванско помещение. Крайната височина на тавана е 2,7 метра. Има 2 прозореца с размери 1 × 1,5 m.
Откриваме топлинните загуби през периметъра при температура на въздуха вътре от „+25 ° С“, а извън „–15 ° С“:
- Нека отделим секции, които са равномерни по коефициент на съпротивление: таван, стена, прозорци.
- Площ таван Sп = 3 × 4 = 12 m2, Зона на прозореца Sза = 2 × (1 × 1,5) = 3 m2, Площ на стената Sс = (3 + 4) × 2.7 – Sза = 29,4 m2.
- Коефициентът на термично съпротивление на тавана се състои от индекса на припокриване (дебелина на дъската 0,025 м), изолация (плочи от минерална вата с дебелина 0,10 м) и дървения под на тавана (дърво и шперплат с обща дебелина 0,05 м): Rп = 0,025 / 0,18 + 0,1 / 0,037 + 0,05 / 0,18 = 3,12. За прозорците стойността се взема от паспорта на двукамерен прозорец с двоен стъклопакет: Rза = 0,50. За стена, сгъната, както в предишния пример: Rс = 3.65.
- Qп = 12 × 40 / 3.12 = 154 вата. Qза = 3 × 40 / 0,50 = 240 вата. Qс = 29,4 × 40 / 3,65 = 322 W.
- Общи топлинни загуби на моделната стая чрез обвивката на сградата Q = Qп + Qза + Qс = 716 вата.
Изчисляването с помощта на горните формули дава добро приближение, при условие че материалът отговаря на заявената топлопроводимост и няма грешки, които могат да бъдат направени по време на строителството. Също така проблем може да е стареенето на материалите и структурата на къщата като цяло.
Типична геометрия на стени и покриви
Линейните параметри (дължина и височина) на конструкцията при определяне на топлинните загуби обикновено се приемат вътрешни, а не външни. Тоест при изчисляване на топлопреминаването през материала се взема предвид контактната зона на топъл, а не студен въздух.
Така например, когато размерите на къщата са 8 × 10 метра, а дебелината на стената е 0,3 метра, вътрешният периметър Pvnut = (9.4 + 7.4) × 2 = 33.6 m и външната Pвъншен = (8 + 10) × 2 = 36 m.
Междупокривното припокриване обикновено има дебелина от 0,20 до 0,30 м. Следователно височината на два етажа от пода на първия до тавана на втория отвън ще бъде равна на Нвъншен = 2,7 + 0,2 + 2,7 = 5,6 м. Ако добавите само височината на финиш, получавате по-ниска стойност: Нvnut = 2,7 + 2,7 = 5,4 м. Припокриването на подове, за разлика от стените, не изпълнява функцията на изолация, следователно за изчисления е необходимо да се вземе Нвъншен.
За двуетажни къщи с размери около 200 m2 разликата между площта на стените отвътре и отвън е от 6 до 9%. По същия начин по отношение на вътрешните размери се вземат предвид геометричните параметри на покрива и пода.
Изчисляването на площта на стената за прости къщи в геометрия е елементарно, тъй като фрагментите се състоят от правоъгълни секции и фронтони на таванските и таванските стаи.
При изчисляване на топлинните загуби през покрива в повечето случаи е достатъчно да се прилагат формули, за да се намерят областите на триъгълник, правоъгълник и трапец.
Площта на положения покрив не може да бъде взета при определяне на топлинните загуби, тъй като тя преминава и към надвеси, които не се вземат предвид във формулата. Освен това често материалът (например покривен или профилиран поцинкован лист) се поставя с леко припокриване.
Правоъгълната геометрия на прозорците също не създава проблеми при изчисленията. Ако прозорците с двоен стъклопакет имат сложна форма, тогава тяхната площ не може да се изчисли, а се научи от паспорта на продукта.
Загуба на топлина през пода и основата
Изчисляването на топлинните загуби в земята през пода на долния етаж, както и през стените и пода на сутерена, се разглежда съгласно правилата, предписани в Приложение „Д” SP 50.13330.2012. Факт е, че скоростта на разпространение на топлината в земята е много по-ниска, отколкото в атмосферата, следователно почвите също могат условно да се причислят към изолационен материал.
Но тъй като те се характеризират със замръзване, подът е разделен на 4 зони. Ширината на първите три е 2 метра, а останалата част се отнася към четвъртата.
За всяка зона определете коефициента на устойчивост на топлопреминаване, който добавя почвата:
- зона 1: R1 = 2.1;
- зона 2: R2 = 4.3;
- зона 3: R3 = 8.6;
- зона 4: R4 = 14.2.
ако подовете са изолирани, след това за определяне на общия коефициент на термично съпротивление добавете показателите за изолация и почва.
Пример. Да предположим, че къща с външни размери 10 × 8 м и дебелина на стената 0,3 метра има мазе с дълбочина 2,7 метра. Таванът му е разположен на нивото на земята. Необходимо е да се изчислят топлинните загуби на почвата при вътрешна температура на въздуха „+25 ° C“ и външна температура „–15 ° C“.
Нека стените да бъдат от блокове FBS с дебелина 40 см (λе = 1,69). Вътре те са подрязани с дъска с дебелина 4 см (λг = 0,18). Подът в сутерена е излят с бетон от дебелина 12 см (λза = 0,70). Тогава коефициентът на термично съпротивление на стените на мазето: Rс = 0,4 / 1,69 + 0,04 / 0,18 = 0,46, и пода Rп = 0.12 / 0.70 = 0.17.
Вътрешните размери на къщата ще бъдат 9,4 × 7,4 метра.
Изчисляваме площите и коефициентите на устойчивост на топлопреминаване по зони:
- Зона 1 върви само по стената. Той има периметър 33,6 м и височина 2 м. Следователно S1 = 33.6 × 2 = 67.2. RР1 = Rс + R1 = 0.46 + 2.1 = 2.56.
- Зона 2 на стената. Той има периметър 33,6 м и височина 0,7 м. Следователно S2в = 33.6 × 0.7 = 23.52. Rz2s = Rс + R2 = 0.46 + 4.3 = 4.76.
- Зона 2 на пода. S2n = 9.4 × 7.4 – 6.8 × 4.8 = 36.92. Rz2p = Rп + R2 = 0.17 + 4.3 = 4.47.
- Зона 3 е само на пода. S3 = 6.8 × 4.8 – 2.8 × 0.8 = 30.4. RP3 = Rп + R3 = 0.17 + 8.6 = 8.77.
- Зона 4 е само на пода. S4 = 2.8 × 0.8 = 2.24. RP4 = Rп + R4 = 0.17 + 14.2 = 14.37.
Загуба на топлина на приземния етаж Q = (S1 / RР1 + S2в / Rz2s + S2n / Rz2p + S3 / RP3 + S4 / RP4) × дТ = (26.25 + 4.94 + 8.26 + 3.47 + 0.16) × 40 = 1723 W.
Отчитане на неотоплявани помещения
Често при изчисляване на топлинните загуби възниква ситуация, когато къщата има неотопляема, но изолирана стая. В този случай преносът на енергия става на два етапа. Обмислете тази ситуация на тавана.
Основният проблем е, че площта на припокриване между таванския и горния етаж е различна от площта на покрива и фронтоните. В този случай е необходимо да се използва условието за баланс на топлопреминаване Q1 = Q2.
Може да се напише и по следния начин:
K1 × (T1 - Т#) = K2 × (T# - Т2),
когато:
- K1 = S1 / R1 + … + Sп / Rп за припокриване между топлата част на къщата и студената стая;
- K2 = S1 / R1 + … + Sп / Rп за припокриване между студена стая и улицата.
От равенството на пренос на топлина намираме температурата, която ще се установи в студено помещение с известни стойности в къщата и на улицата. T# = (K1 × T1 + K2 × T2) / (K1 + K2). След това заместваме стойността във формулата и намираме топлинните загуби.
Пример. Нека вътрешният размер на къщата е 8 х 10 метра. Ъгълът на покрива е 30 °. Температурата на въздуха в помещенията е „+25 ° С”, а извън „–15 ° С”.
Коефициентът на термично съпротивление на тавана се изчислява, както в примера, даден в раздела за изчисляване на топлинните загуби чрез сградни обвивки: Rп = 3,65. Площта на припокриване е 80 m2следователно K1 = 80 / 3.65 = 21.92.
Площ на покрива S1 = (10 × 8) / косинус(30) = 92,38. Ние считаме коефициента на термично съпротивление, като се вземе предвид дебелината на дървото (щайга и покритие - 50 мм) и минерална вата (10 см): R1 = 2.98.
Зона на прозореца за фронтон S2 = 1,5. За обикновен двукамерен термично съпротивление с двоен стъклопакет R2 = 0,4. Площта на фронтона се изчислява по формулата: S3 = 82 × TG(30) / 4 – S2 = 7,74. Коефициентът на устойчивост на топлопреминаване е същият като този на покрива: R3 = 2.98.
Изчисляваме коефициента за покрива (без да забравяме, че броят на фронтоните е два):
K2 = S1 / R1 + 2 × (S2 / R2 + S3 / R3) = 92.38 / 2.98 + 2 × (1.5 / 0.4 + 7.74 / 2.98) = 43.69.
Изчисляваме температурата на въздуха на тавана:
T# = (21.92 × 25 + 43.69 × (–15)) / (21.92 + 43.69) = –1.64 ° С.
Заместваме получената стойност в някоя от формулите за изчисляване на топлинните загуби (ако са балансирани, те са равни) и получаваме желания резултат:
Q1 = K1 × (T1 – T#) = 21,92 × (25 - (–1,64)) = 584 W.
Вентилационно охлаждане
Монтирана е вентилационна система за поддържане на нормален микроклимат в къщата. Това води до приток на студен въздух в помещението, което също трябва да се вземе предвид при изчисляването на топлинните загуби.
Изискванията за обем на вентилация са изложени в няколко регулаторни документа. При проектирането на вътрешна къща къща, на първо място, трябва да се вземат предвид изискванията на §7 SNiP 41-01-2003 и §4 SanPiN 2.1.2.2645-10.
Тъй като ватът е общоприетата единица за измерване на топлинните загуби, топлинният капацитет на въздуха в (kJ / kg × ° C) трябва да се намали до размер „W × h / kg × ° C“. За въздух на морско ниво можете да вземете стойността в = 0,28 W × h / kg × ° C.
Тъй като обемът на вентилация се измерва в кубически метра на час, е необходимо да се знае и плътността на въздуха р (кг / м3). При нормално атмосферно налягане и средна влажност тази стойност може да се приеме q = 1,30 kg / m3.
Консумацията на енергия за компенсиране на топлинните загуби поради вентилация може да се изчисли по следната формула:
Q = L × q × c × dT = 0,364 × L × dT,
когато:
- L - консумация на въздух (m3 / час);
- дТ - разлика в температурата между стайния и входящия въздух (° C).
Ако студен въздух навлиза директно в къщата, тогава:
dT = T1 - Т2,
когато:
- T1 - вътрешна температура;
- T2 - температура навън.
Но за големи обекти във вентилационната система обикновено интегрирайте рекуператора (топлообменник). Той може значително да спести енергия, тъй като частичното нагряване на входящия въздух се случва поради температурата на изходящия поток.
Ефективността на такива устройства се измерва в тяхната ефективност к (%). В този случай предишната формула ще приеме формата:
dT = (T1 - Т2) × (1 - k / 100).
Изчисляване на газовия поток
познаване обща загуба на топлинаможете просто да изчислите необходимата консумация на природен или втечнен газ за отопление на къща с площ от 200 m2.
Количеството освободена енергия, в допълнение към обема на горивото, се влияе от неговата калоричност. За газ този индикатор зависи от влажността и химичния състав на доставената смес. Разграничете най-високото (Нз) и по-ниска (Нл) калоричност.
За да се изчисли количеството гориво, което гарантирано е достатъчно за отопление, във формулата се заменя по-ниската калоричност, която може да бъде получена от доставчика на газ. Стандартната единица за калоричност е „mJ / m3„Или„ mJ / kg “. Но тъй като мерните единици и мощността на котлите и топлинните загуби работят с ватове, а не джоули, е необходимо да се извърши преобразуването, като се има предвид, че 1 mJ = 278 W × h.
Ако стойността на по-ниската калоричност на сместа е неизвестна, тогава е допустимо да се вземат следните средни стойности:
- за природен газ Нл = 9,3 kW × h / m3;
- за втечнен газ Нл = 12,6 kW × h / kg.
Друг индикатор, необходим за изчисленията, е ефективността на котела K, Обикновено тя се измерва в проценти. Крайната формула за потока на газ за определен период от време E з) има следната форма:
V = Q × E / (Hл × K / 100).
Периодът, в който централното отопление в къщите е включено, се определя от средната дневна температура на въздуха.
Ако през последните пет дни тя не надвишава „+ 8 ° С“, тогава според постановлението на правителството на Руската федерация № 307 от 13.05.2006 г. трябва да се осигури топлоснабдяване на къщата. За частни домове с автономно отопление тези цифри се използват и при изчисляване на разхода на гориво.
Точните данни за броя на дните с температура не по-висока от „+ 8 ° С“ за района, където е построена вилата, могат да бъдат намерени в местния клон на Хидрометеорологичния център.
Ако къщата се намира близо до голямо населено място, тогава е по-лесно да използвате таблицата. 1. SNiP 23-01-99 (колона № 11). Умножавайки тази стойност с 24 (часа на ден), получаваме параметъра E от уравнението за изчисляване на газовия поток.
Ако обемът на притока на въздух и температурата вътре в помещенията са постоянни (или с леки колебания), то загубата на топлина през обвивката на сградата и поради вентилацията на помещенията ще бъде пряко пропорционална на външната температура.
Следователно за параметър T2 в уравненията за изчисляване на топлинните загуби можете да вземете стойността от колона № 12 на таблицата. 1. SNiP 23-01-99.
Пример за вила на 200 м2
Изчисляваме консумацията на газ за вила близо до град Ростов на Дон. Продължителност на отоплителния период: E = 171 × 24 = 4104 ч. Средна температура на улицата T2 = - 0,6 ° С. Желана температура в къщата: T1 = 24 ° С.
Стъпка 1 Изчисляваме загубата на топлина през периметъра, без да отчитаме гаража.
За да направите това, изберете хомогенни секции:
- Прозорците. Общо има 9 прозореца с размери 1,6 × 1,8 м, един прозорец с размери 1,0 × 1,8 м и 2,5 кръгли прозорци с размери 0,38 м2 всеки от тях. Обща площ на прозореца: Sпрозорци = 28.60 m2, Според паспорта на продуктите Rпрозорци = 0,55. след това Qпрозорци = 1279 вата.
- Врата. Има 2 изолирани врати с размери 0,9 х 2,0 м. Площта им: Sвратата = 3,6 m2, Според паспорта на продукта Rвратата = 1,45. след това Qвратата = 61 вата.
- Празна стена. Секция “ABVGD”: 36.1 × 4.8 = 173.28 m2, Парцел „ДА“: 8,7 × 1,5 = 13,05 m2, Парцел „DEJ“: 18.06 m2, Площта на фронтон на покрива: 8,7 × 5,4 / 2 = 23,49. Обща площ на празната стена: Sстената = 251.37 – Sпрозорци – Sвратата = 219,17 m2, Стените са от газобетон с дебелина 40 см и кухи облицовъчни тухли. Rстените = 2,50 + 0,63 = 3,13. след това Qстените = 1723 W.
Обща загуба на топлина през периметъра:
QPerim = Qпрозорци + Qвратата + Qстените = 3063 вата
Стъпка 2 Изчисляваме загубата на топлина през покрива.
Изолацията е непрекъсната щайга (35 мм), минерална вата (10 см) и облицовка (15 мм). Rпокривът = 2,98. Площ на покрива над основната сграда: 2 × 10 × 5,55 = 111 m2и над котелното: 2,7 × 4,47 = 12,07 m2, в общия Sпокривът = 123,07 m2, след това Qпокривът = 1016 вата.
Стъпка 3 Изчислете загубата на топлина през пода.
Устойчивост на пренос на топлина се осигурява от дъските на грубия под и шперплат под ламинат (общо 5 см), както и базалтова изолация (5 см). Rпол = 1,72. Тогава загубите на топлина през пода ще бъдат равни на:
Qетаж = (S1 / (Rетаж + 2.1) + S2 / (Rетаж + 4.3) + S3 / (Rетаж + 2.1)) × дТ = 546 вата.
Стъпка 4 Изчисляваме загубата на топлина през студен гараж. Подът му не е изолиран.
От отопляема къща топлината прониква по два начина:
- През носещата стена. S1 = 28.71, R1 = 3.13.
- През тухлена стена с котелно. S2 = 11.31, R2 = 0.89.
Получаваме K1 = S1 / R1 + S2 / R2 = 21.88.
От гаража топлината излиза, както следва:
- През прозореца. S1 = 0.38, R1 = 0.55.
- През портата. S2 = 6.25, R2 = 1.05.
- През стената. S3 = 19.68, R3 = 3.13.
- През покрива. S4 = 23.89, R4 = 2.98.
- Отвъд пода. Зона 1. S5 = 17.50, R5 = 2.1.
- Отвъд пода. Зона 2. S6 = 9.10, R6 = 4.3.
Получаваме K2 = S1 / R1 + … + S6 / R6 = 31.40
Изчисляваме температурата в гаража, в зависимост от баланса на пренос на топлина: T# = 9,2 ° С. Тогава загубите на топлина ще бъдат равни на: Qгаража = 324 вата.
Стъпка 5 Изчисляваме загубата на топлина поради вентилация.
Нека изчисленият обем на вентилация за такава вила с 6 души, пребиваващи там, да е 440 m3/ час В системата е инсталиран рекуператор с ефективност от 50%. При тези условия загубата на топлина: Qотдушник = 1970 вата
Стъпка. 6. Ние определяме общите загуби на топлина чрез добавяне на всички локални стойности: Q = 6919 вата
Стъпка 7 Изчисляваме количеството газ, необходимо за отопление на моделната къща през зимата с ефективност на котела 92%:
- Природен газ. V = 3319 m3.
- Втечнен газ. V = 2450 кг.
След изчисленията можете да анализирате финансовите разходи за отопление и осъществимостта на инвестициите, насочени към намаляване на топлинните загуби.
Изводи и полезно видео по темата
Топлопроводимост и устойчивост на топлопреминаване на материали. Правила за изчисляване на стени, покрив и под:
Най-трудната част от изчисленията за определяне на обема на газ, необходим за отопление, е намирането на топлинните загуби на нагретия обект. Тук на първо място трябва внимателно да обмислите геометричните изчисления.
Ако финансовите разходи за отопление изглеждат прекомерни, тогава трябва да помислите за допълнителна изолация на къщата. Освен това изчисленията на загубите на топлина показват добре структурата на замръзване.
Моля, оставете коментари в блока по-долу, задавайте въпроси по неясни и интересни точки, публикувайте снимка по темата на статията. Споделете собствения си опит в правенето на изчисления, за да разберете цената на отоплението. Възможно е вашите съвети да помогнат значително на посетителите на сайта.