Spotřeba plynu na vytápění domu 200 m²: stanovení nákladů při používání hlavního a lahvového paliva
Majitelé středních a velkých chalup musí plánovat náklady na údržbu bydlení. Proto často vyvstává úkol spočítat spotřebu plynu pro vytápění domu 200 m2 nebo větší plocha. Původní architektura vám obvykle neumožňuje použít metodu analogií a najít hotové výpočty.
Za vyřešení tohoto problému však není třeba platit peníze. Všechny výpočty lze provádět samostatně. To bude vyžadovat znalost určitých předpisů a pochopení fyziky a geometrie na úrovni školy.
Pomůžeme vám zjistit tento zásadní problém pro domácího ekonoma. Ukážeme vám, jaké vzorce jsou provedeny výpočty, jaké vlastnosti potřebujete vědět, abyste dosáhli výsledku. Článek, který jsme představili, poskytuje příklady, na jejichž základě bude jednodušší provést vlastní výpočet.
Obsah článku:
Nalezení hodnoty energetických ztrát
K určení množství energie, kterou dům ztratí, je nutné znát klimatické vlastnosti oblasti, tepelnou vodivost materiálů a rychlost větrání. A pro výpočet potřebného objemu plynu stačí znát jeho výhřevnost. Nejdůležitější věcí v této práci je pozornost k detailům.
Vytápění budovy by mělo kompenzovat tepelné ztráty, které se vyskytují ze dvou hlavních důvodů: únik tepla kolem obvodu domu a přívod studeného vzduchu ventilačním systémem. Oba tyto procesy jsou popsány matematickými vzorci, podle kterých můžete samostatně provádět výpočty.
Tepelná vodivost a tepelný odpor materiálu
Jakýkoli materiál může vést teplo. Intenzita jeho přenosu je vyjádřena koeficientem tepelné vodivosti λ (W / (m × ° C)). Čím nižší je, tím lepší je struktura chráněna před mrazem v zimě.
Budovy však mohou být složeny nebo izolovány materiály různých tlouštěk. Proto se v praktických výpočtech používá koeficient odporu přenosu tepla:
R (m2 × ° C / W)
S tepelnou vodivostí je spojen následujícím vzorcem:
R = h / λ,
kde h - tloušťka materiálu (m).
Příklad. Zjišťujeme koeficient odporu vůči přenosu tepla betonových tvárnic D700 s různou šířkou na λ = 0.16:
- šířka 300 mm: R = 0.3 / 0.16 = 1.88;
- šířka 400 mm: R = 0.4 / 0.16 = 2.50.
Pro izolační materiály a okenní bloky mohou mít součinitel tepelné vodivosti i součinitel odporu vůči přenosu tepla.
Pokud uzavírací struktura sestává z několika materiálů, pak se při určování koeficientu odolnosti proti přenosu tepla celého „koláče“ shrnují součinitele jeho jednotlivých vrstev.
Příklad. Stěna je postavena z pórobetonových tvárnic (λb = 0,16), tloušťka 300 mm. Venku je izolovaný extrudovaná polystyrenová pěna (λstr = 0,03) tloušťka 50 mm a z vnitřní strany podšívka (λv = 0,18), tloušťka 20 mm.
Nyní můžete vypočítat celkový koeficient odporu vůči přenosu tepla:
R = 0.3 / 0.16 + 0.05 / 0.03 + 0.02 / 0.18 = 1.88 + 1.66 + 0.11 = 3.65.
Příspěvek vrstev, které jsou v parametru „úspora tepla“ zanedbatelné, lze zanedbat.
Výpočet tepelných ztrát stavebních obálek
Tepelné ztráty Q (W) prostřednictvím homogenního povrchu lze vypočítat takto:
Q = S × dT / R,
kde:
- S - plocha uvažovaného povrchu (m2);
- dT - teplotní rozdíl mezi vzduchem uvnitř a vně místnosti (° C);
- R - součinitel přenosu povrchového tepla (m2 * ° C / W).
Chcete-li zjistit celkový ukazatel všech tepelných ztrát, proveďte následující akce:
- přidělit oblasti, které jsou jednotné v koeficientu odolnosti proti přenosu tepla;
- vypočítat jejich plochu;
- určit ukazatele tepelného odporu;
- vypočítat tepelné ztráty pro každé z míst;
- shrnout získané hodnoty.
Příklad. Rohová místnost 3 × 4 metry v horním patře se studeným podkrovím. Konečná výška stropu je 2,7 metru. K dispozici jsou 2 okna o rozměrech 1 × 1,5 m.
Zjistili jsme tepelné ztráty obvodem při teplotě vzduchu uvnitř „+25 ° С“ a mimo „–15 ° С“:
- Vyjměte jednotlivé oddíly, které jsou jednotné v koeficientu odporu: strop, zeď, okna.
- Stropní plocha Sn = 3 x 4 = 12 m2. Oblast okna Sasi = 2 × (1 × 1,5) = 3 m2. Oblast zdi Ss = (3 + 4) × 2.7 – Sasi = 29,4 m2.
- Koeficient tepelného odporu stropu se skládá z indexu stropu (deska tl. 0,025 m), izolace (desky z minerální vlny tlusté 0,10 m) a podkrovní dřevěné podlahy (dřevo a překližka o celkové tloušťce 0,05 m): Rn = 0,025 / 0,18 + 0,1 / 0,037 + 0,05 / 0,18 = 3,12. U oken je hodnota převzata z pasu dvoukomorového dvojskla: Rasi = 0,50. Pro zeď složenou jako v předchozím příkladu: Rs = 3.65.
- Qn = 12 × 40 / 3,12 = 154 wattů. Qasi = 3 x 40 / 0,50 = 240 wattů. Qs = 29,4 × 40 / 3,65 = 322 W.
- Obecná tepelná ztráta modelové místnosti přes plášť budovy Q = Qn + Qasi + Qs = 716 wattů.
Výpočet pomocí výše uvedených vzorců poskytuje dobrou aproximaci za předpokladu, že materiál splňuje stanovenou tepelnou vodivost a že během konstrukce nedochází k chybám. Problémem může být také stárnutí materiálů a struktura domu jako celku.
Typická geometrie stěn a střech
Lineární parametry (délka a výška) struktury při určování tepelných ztrát se obvykle berou spíše interně než externě. To znamená, že při výpočtu přenosu tepla materiálem je brána v úvahu kontaktní plocha teplého, nikoli studeného vzduchu.
Například, když jsou rozměry domu 8 × 10 metrů a tloušťka stěny je 0,3 metru, vnitřní obvod Pint = (9,4 + 7,4) × 2 = 33,6 m, a vnější Pven = (8 + 10) × 2 = 36 m.
Interface překrytí má obvykle tloušťku 0,20 až 0,30 m. Výška dvou podlaží od podlahy prvního ke stropu druhého z vnějšku tedy bude rovna Hven = 2,7 + 0,2 + 2,7 = 5,6 m. Pokud sečtete pouze konečnou výšku, získáte nižší hodnotu: Hint = 2,7 + 2,7 = 5,4 m. Překrývající se interflory na rozdíl od stěn nenesou funkci izolace, proto pro výpočty je nutné vzít Hven.
Pro dvoupodlažní domy o rozměrech asi 200 m2 rozdíl mezi plochou stěn uvnitř a vně je od 6 do 9%. Podobně se z hlediska vnitřních rozměrů berou v úvahu geometrické parametry střechy a podlahy.
Výpočet plochy stěny jednoduchých chalup v geometrii je elementární, protože fragmenty sestávají z obdélníkových sekcí a pedálů podkrovních a podkrovních místností.
Při výpočtu tepelné ztráty přes střechu ve většině případů stačí použít vzorce pro nalezení oblastí trojúhelníku, obdélníku a lichoběžníku.
Plocha položené střechy nemůže být brána v úvahu při určování tepelných ztrát, protože jde také o převisy, které nejsou ve vzorci brány v úvahu. Kromě toho je často materiál (například střešní krytina nebo profilovaný pozinkovaný plech) umístěn s mírným překrytím.
Obdélníková geometrie oken také nezpůsobuje problémy ve výpočtech. Pokud mají okna s dvojitým zasklením složitý tvar, nelze jejich plochu vypočítat, nýbrž je možné je získat z produktového pasu.
Tepelné ztráty podlahou a základem
Výpočet tepelné ztráty do půdy podlahou spodního patra, jakož i stěnami a podlahou suterénu, se zvažuje podle pravidel předepsaných v dodatku „E“ SP 50.13330.2012. Faktem je, že rychlost šíření tepla v zemi je mnohem nižší než v atmosféře, proto lze půdu také podmíněně připsat izolačnímu materiálu.
Ale protože se vyznačují mrazem, podlaha je rozdělena do 4 zón. Šířka prvních tří je 2 metry a zbývající část je označena jako čtvrtá.
Pro každou zónu určete koeficient odporu vůči přenosu tepla, který přidá půdu:
- zóna 1: R1 = 2.1;
- zóna 2: R2 = 4.3;
- zóna 3: R3 = 8.6;
- zóna 4: R4 = 14.2.
Pokud podlahy jsou izolované, pak pro stanovení celkového koeficientu tepelného odporu sečtěte ukazatele izolace a půdy.
Příklad. Předpokládejme, že dům s vnějšími rozměry 10 × 8 ma tloušťkou stěny 0,3 metru má suterén s hloubkou 2,7 metru. Jeho strop je umístěn v úrovni terénu. Tepelné ztráty do půdy je nutné vypočítat při vnitřní teplotě vzduchu „+25 ° C“ a vnější teplotě „–15 ° C“.
Nechte stěny být vyrobeny z bloků FBS o tloušťce 40 cm (λf = 1,69). Uvnitř jsou oříznuty deskou o tloušťce 4 cm (λd = 0,18). V suterénu je nalita betonová hmota, 12 cm silná (λdo = 0,70). Pak koeficient tepelného odporu stěn suterénu: Rs = 0,4 / 1,69 + 0,04 / 0,18 = 0,46 a podlaha Rn = 0.12 / 0.70 = 0.17.
Vnitřní rozměry domu budou 9,4 × 7,4 metrů.
Vypočítáme oblasti a koeficienty odolnosti proti přenosu tepla podle zón:
- Zóna 1 běží pouze podél zdi. Má obvod 33,6 ma výšku 2 m. Proto S1 = 33.6 × 2 = 67.2. Rs1 = Rs + R1 = 0.46 + 2.1 = 2.56.
- Zóna 2 na zdi. Má obvod 33,6 ma výšku 0,7 m. Proto S2c = 33.6 × 0.7 = 23.52. Rz2s = Rs + R2 = 0.46 + 4.3 = 4.76.
- Zóna 2 na podlaze. S2p = 9.4 × 7.4 – 6.8 × 4.8 = 36.92. Rz2p = Rn + R2 = 0.17 + 4.3 = 4.47.
- Zóna 3 je pouze na podlaze. S3 = 6.8 × 4.8 – 2.8 × 0.8 = 30.4. Rh3 = Rn + R3 = 0.17 + 8.6 = 8.77.
- Zóna 4 je pouze na podlaze. S4 = 2.8 × 0.8 = 2.24. Rs4 = Rn + R4 = 0.17 + 14.2 = 14.37.
Tepelná ztráta v přízemí Q = (S1 / Rs1 + S2c / Rz2s + S2p / Rz2p + S3 / Rh3 + S4 / Rs4) × dT = (26,25 + 4,94 + 8,26 + 3,47 + 0,16) × 40 = 1723 W.
Účtování nevyhřívaných prostor
Při výpočtu tepelné ztráty často dochází k situaci, kdy má dům nevyhřívanou, ale izolovanou místnost. V tomto případě dochází k přenosu energie ve dvou fázích. Zvažte tuto situaci v podkroví.
Hlavním problémem je, že se oblast překrytí mezi podkrovím a horním podlaží liší od oblasti střechy a štítů. V tomto případě je nutné použít podmínku rovnováhy přenosu tepla Q1 = Q2.
Lze ji také napsat následujícím způsobem:
K1 × (T1 - T#) = K2 × (T# - T2),
kde:
- K1 = S1 / R1 + … + Sn / Rn pro překrývání mezi teplou částí domu a chladnou místností;
- K2 = S1 / R1 + … + Sn / Rn pro překrývání mezi chladnou místností a ulicí.
Z rovného přenosu tepla zjišťujeme teplotu, která bude stanovena v chladné místnosti se známými hodnotami v domě i na ulici. T# = (K1 × T1 + K2 × T2) / (K1 + K2) Poté nahradíme hodnotu ve vzorci a zjistíme tepelné ztráty.
Příklad. Nechte vnitřní velikost domu 8 x 10 metrů. Úhel střechy je 30 °. Teplota vzduchu v místnosti je „+25 ° C“ a mimo „–15 ° C“.
Koeficient tepelného odporu stropu se vypočítá jako v příkladu uvedeném v části pro výpočet tepelných ztrát prostřednictvím plášťů budov: Rn = 3,65. Překrývající se plocha je 80 m2proto K1 = 80 / 3.65 = 21.92.
Střecha S1 = (10 × 8) / cos(30) = 92,38. Vezmeme v úvahu koeficient tepelného odporu s ohledem na tloušťku stromu (bedna a povrchová úprava - 50 mm) a minerální vlny (10 cm): R1 = 2.98.
Oblast okna pro pediment S2 = 1,5. Pro běžný dvoukomorový dvojsklo s tepelným odporem R2 = 0,4. Plocha pedimentu se vypočítá podle vzorce: S3 = 82 × tg(30) / 4 – S2 = 7,74. Koeficient odporu vůči přenosu tepla je stejný jako koeficient střechy: R3 = 2.98.
Vypočítáme koeficient pro střechu (nezapomínáme, že počet pedimentů je dva):
K2 = S1 / R1 + 2 × (S2 / R2 + S3 / R3) = 92.38 / 2.98 + 2 × (1.5 / 0.4 + 7.74 / 2.98) = 43.69.
Vypočítáme teplotu vzduchu v podkroví:
T# = (21,92 × 25 + 43,69 × (–15)) / (21,92 + 43,69) = -1,64 ° С.
Získanou hodnotu nahradíme do kteréhokoli ze vzorců pro výpočet tepelných ztrát (pokud jsou vyrovnány, jsou si rovny) a získáme požadovaný výsledek:
Q1 = K1 × (T1 – T#) = 21,92 × (25 - (–1,64)) = 584 W.
Ventilační chlazení
Je instalován ventilační systém, který udržuje normální mikroklima v domě. To vede k přítoku studeného vzduchu do místnosti, což je také třeba brát v úvahu při výpočtu tepelné ztráty.
Požadavky na objem větrání jsou uvedeny v několika regulačních dokumentech. Při navrhování vnitropodnikového chalupního systému je nejprve třeba vzít v úvahu požadavky §7 SNiP 41-01-2003 a §4 SanPiN 2.1.2.2645-10.
Protože watt je obecně přijímaná jednotka pro měření tepelných ztrát, tepelná kapacita vzduchu c (kJ / kg × ° C) musí být snížena na rozměr „W × h / kg × ° C“. Pro vzduch na hladině moře, můžete vzít hodnotu c = 0,28 W × h / kg × ° C
Protože se ventilační objem měří v metrech krychlových za hodinu, je také nutné znát hustotu vzduchu q (kg / m3) Při normálním atmosférickém tlaku a průměrné vlhkosti lze tuto hodnotu vzít q = 1,30 kg / m3.
Spotřeba energie pro kompenzaci tepelných ztrát způsobených ventilací lze vypočítat pomocí následujícího vzorce:
Q = L × q × c × dT = 0,364 × L × dT,
kde:
- L - spotřeba vzduchu (m3 / h);
- dT - teplotní rozdíl mezi pokojem a přiváděným vzduchem (° C).
Pokud studený vzduch vstupuje přímo do domu, pak:
dT = T1 - T2,
kde:
- T1 - vnitřní teplota;
- T2 - venkovní teplota.
Ale u větších předmětů ve ventilačním systému obvykle integrovat rekuperátor (tepelný výměník). Může výrazně ušetřit energii, protože k částečnému zahřívání přiváděného vzduchu dochází v důsledku teploty výstupního proudu.
Účinnost těchto zařízení se měří v jejich účinnosti k (%). V tomto případě bude mít předchozí vzorec podobu:
dT = (T1 - T2) × (1 - k / 100).
Výpočet toku plynu
Věděl celková tepelná ztráta, můžete jednoduše spočítat potřebnou spotřebu zemního nebo zkapalněného plynu pro vytápění domu o rozloze 200 m2.
Množství uvolněné energie, kromě objemu paliva, je ovlivněno jeho výhřevnou hodnotou. U plynu závisí tento indikátor na vlhkosti a chemickém složení dodávané směsi. Rozlište nejvyšší (Hh) a nižší (Hl) výhřevnost.
Pro výpočet množství paliva, které je zaručeno, že je dostatečné pro ohřev, je do vzorce nahrazena nižší výhřevnost, kterou lze získat od dodavatele plynu. Standardní jednotka výhřevnosti je „mJ / m3„Nebo„ mJ / kg “. Protože však měrné jednotky a výkon kotlů a tepelné ztráty pracují s watty, ne jouly, je nutné provést konverzi, vzhledem k tomu, že 1 mJ = 278 W × h.
Pokud není známa hodnota nižší výhřevnosti směsi, je přípustné vzít následující průměrné hodnoty:
- pro zemní plyn Hl = 9,3 kW × h / m3;
- pro zkapalněný plyn Hl = 12,6 kW × h / kg.
Dalším ukazatelem nezbytným pro výpočty je účinnost kotle K. Obvykle se měří v procentech. Konečný vzorec pro průtok plynu v časovém období E h) má následující podobu:
V = Q × E / (Hl × K / 100).
Doba zapnutí centralizovaného vytápění v domech je určena průměrnou denní teplotou vzduchu.
Pokud během posledních pěti dnů nepřesáhne „+ 8 ° С“, musí být podle vyhlášky vlády Ruské federace č. 307 ze dne 05/13/2006 zajištěno teplo do domu. Pro soukromé domy s autonomním vytápěním se tyto údaje používají také při výpočtu spotřeby paliva.
Přesné údaje o počtu dnů s teplotou nepřesahující „+ 8 ° С“ pro oblast, kde je postavena chata, lze nalézt v místní pobočce Hydrometeorologického centra.
Pokud se dům nachází blízko velkého sídliště, je jednodušší použít stůl. 1. SNiP 23-01-99 (sloupec č. 11). Vynásobením této hodnoty 24 (hodin denně) dostaneme parametr E z rovnice pro výpočet toku plynu.
Pokud je objem přítoku vzduchu a teplota uvnitř místností konstantní (nebo s malými výkyvy), pak bude ztráta tepla skrz plášť budovy a díky větrání místností přímo úměrná venkovní teplotě.
Proto podle parametru T2 v rovnicích pro výpočet tepelných ztrát můžete vzít hodnotu ze sloupce č. 12 tabulky. 1. SNiP 23-01-99.
Příklad chaty 200 m2
Vypočítáme spotřebu plynu pro chalupu poblíž města Rostov na Donu. Doba ohřevu: E = 171 × 24 = 4104 h. Průměrná teplota na ulici T2 = - 0,6 ° C Požadovaná teplota v domě: T1 = 24 ° C
Krok 1 Vypočítáme tepelné ztráty obvodem, aniž bychom vzali v úvahu garáž.
Chcete-li to provést, vyberte homogenní sekce:
- Okna. Celkem je zde 9 oken 1,6 x 1,8 m, jedno okno 1,0 × 1,8 m a 2,5 kulatá okna 0,38 m2 každý z nich. Celková plocha okna: Sokna = 28,60 m2. Podle pasu produktů Rokna = 0,55. Pak Qokna = 1279 wattů.
- Dveře K dispozici jsou 2 izolované dveře o rozměrech 0,9 x 2,0 m. Jejich plocha: Sdveře = 3,6 m2. Podle pasu produktu Rdveře = 1,45. Pak Qdveře = 61 wattů.
- Prázdná zeď. Sekce „ABVGD“: 36,1 × 4,8 = 173,28 m2. Spiknutí „ANO“: 8,7 × 1,5 = 13,05 m2. Parcela „DEJ“: 18,06 m2. Plocha štítu střechy: 8,7 × 5,4 / 2 = 23,49. Celková plocha prázdné stěny: Szeď = 251.37 – Sokna – Sdveře = 219,17 m2. Stěny jsou vyrobeny z pórobetonu o tloušťce 40 cm a dutých cihel. Rstěny = 2,50 + 0,63 = 3,13. Pak Qstěny = 1723 W.
Celková tepelná ztráta obvodem:
Qperim = Qokna + Qdveře + Qstěny = 3063 wattů
Krok 2 Vypočítáme tepelné ztráty přes střechu.
Izolace je souvislá přepravka (35 mm), minerální vlna (10 cm) a podšívka (15 mm). Rstřecha = 2,98. Střecha nad hlavní budovou: 2 × 10 × 5,55 = 111 m2a nad kotelnou: 2,7 × 4,47 = 12,07 m2. Celkem Sstřecha = 123,07 m2. Pak Qstřecha = 1016 wattů.
Krok 3 Vypočítejte tepelné ztráty podlahou.
Odolnost proti přenosu tepla je zajištěna deskami hrubé podlahy a překližky pod laminátem (celkem 5 cm) a čedičovou izolací (5 cm). Rpohlaví = 1,72. Tepelná ztráta přes podlahu se pak rovná:
Qpohlaví = (S1 / (Rpohlaví + 2.1) + S2 / (Rpohlaví + 4.3) + S3 / (Rpohlaví + 2.1)) × dT = 546 wattů.
Krok 4 Ztráty tepla vypočítáme pomocí studené garáže. Jeho podlaha není izolovaná.
Z vytápěného domu teplo proniká dvěma způsoby:
- Přes nosnou zeď. S1 = 28.71, R1 = 3.13.
- Cihlovou zdí s kotelnou. S2 = 11.31, R2 = 0.89.
Dostaneme K1 = S1 / R1 + S2 / R2 = 21.88.
Z garáže vychází teplo takto:
- Z okna. S1 = 0.38, R1 = 0.55.
- Přes bránu. S2 = 6.25, R2 = 1.05.
- Stěnou. S3 = 19.68, R3 = 3.13.
- Střechou. S4 = 23.89, R4 = 2.98.
- Přes podlahu. Zóna 1. S5 = 17.50, R5 = 2.1.
- Přes podlahu. Zóna 2. S6 = 9.10, R6 = 4.3.
Dostaneme K2 = S1 / R1 + … + S6 / R6 = 31.40
Vypočítáme teplotu v garáži s ohledem na rovnováhu přenosu tepla: T# = 9,2 ° C Tepelná ztráta se pak rovná: Qv garáži = 324 wattů.
Krok 5 Vypočítáme tepelné ztráty v důsledku ventilace.
Nechte vypočítaný větrací objem pro takovou chalupu se 6 lidmi, kteří zde zůstanou, být 440 m3za hodinu V systému je nainstalován rekuperátor s účinností 50%. Za těchto podmínek tepelné ztráty: Qventilace = 1970 wattů
Krok. 6. Celkové tepelné ztráty určíme přidáním všech místních hodnot: Q = 6919 wattů
Krok 7 Vypočítáme množství plynu potřebného k vytápění modelového domu v zimě s účinností kotle 92%:
- Zemní plyn. V = 3319 m3.
- Zkapalněný plyn. V = 2450 kg.
Po výpočtech můžete analyzovat finanční náklady na vytápění a proveditelnost investic zaměřených na snížení tepelných ztrát.
Závěry a užitečné video na toto téma
Tepelná vodivost a tepelný odpor materiálů. Pravidla výpočtu pro stěny, střechu a podlahu:
Nejobtížnější částí výpočtů pro stanovení objemu plynu potřebného pro vytápění je nalezení tepelné ztráty ohřátého objektu. Zde musíte nejprve pečlivě zvážit geometrické výpočty.
Pokud se zdá, že finanční náklady na vytápění jsou nadměrné, měli byste přemýšlet o dodatečné izolaci domu. Výpočty tepelných ztrát navíc ukazují strukturu mrazu.
Prosím zanechte komentáře v bloku níže, zeptejte se na nejasné a zajímavé body, zveřejněte fotku na téma článku. Podělte se o své vlastní zkušenosti s výpočty a zjistěte náklady na vytápění. Je možné, že vaše rada návštěvníkům stránek velmi pomůže.