Priemerná spotreba plynu na vykurovanie domu 150 m²: príklad výpočtov a prehľad tepelnotechnických vzorcov

Financovanie vykurovacej sezóny tvorí významnú časť rozpočtu vynaloženého na údržbu bývania. Pri znalosti ceny a priemernej spotreby plynu na vykurovanie domu 150 m² je možné pomerne presne určiť náklady na vykurovanie miestností. Tieto výpočty je možné ľahko vykonať samostatne bez platenia služieb tepelných technikov.

Všetko o normách spotreby plynu a spôsoboch výpočtu jeho spotreby sa dozviete z nami predloženého článku. Povieme vám, koľko energie bude potrebné na kompenzáciu tepelných strát domu počas vykurovacej sezóny. Poradíme, ktoré vzorce by ste mali použiť pri výpočtoch.

Vykurovanie vidieckych chát

Pri výpočte spotreby plynu, ktorý je potrebný na vykurovanie domu, bude najzložitejšou úlohou výpočet tepelných strát, ktoré musí vykurovací systém počas prevádzky plne kompenzovať.

Súbor tepelných strát závisí od klímy, konštrukčných vlastností budovy, použitých materiálov a parametrov práce ventilačného systému.

Výpočet kompenzovaného množstva tepla

Vykurovací systém každej budovy musí kompenzovať jej tepelné straty Q (W) v chladnom období. K nim dochádza z dvoch dôvodov:

1. tepelné straty cez obvod domu;
2. strata tepla v dôsledku prívodu studeného vzduchu cez ventilačný systém.

Formálne možno tepelné straty cez stenu a strechu Q_tp vypočítať podľa nasledujúceho vzorca:

Q_tp = S * dT / R,

kde:

• S – plocha povrchu (m²);
• dT – rozdiel teploty medzi izbovým a vonkajším vzduchom (°C);
• R – ukazovateľ odporu proti prechodu tepla materiálov (m² * °C / W).

Posledný ukazovateľ (ktorý sa tiež nazýva “koeficient tepelného odporu”) možno prevziať z tabuliek priložených k stavebným materiálom alebo výrobkom.

Od typu izolačného skla výrazne závisí ukazovateľ tepelných strát domu. Vysoká cena zateplených okien bude opodstatnená vďaka úspore paliva.

Príklad. Nech vonkajšia stena miestnosti má plochu 12 m², z ktorej 2 m² zaberá okno.

Ukazovatele odporu pri prestupe tepla sú nasledovné:

• Pórobetónové bloky D400: R = 3.5.
• Izolačné sklo dvojkomorové s argónom “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R = 0.75.

V tomto prípade pri izbovej teplote “+22°C”, a vonkajšej – “–30°C” budú tepelné straty vonkajšej steny miestnosti predstavovať:

• Q_tp (stena) = 10 * (22 – (– 30)) / 3,5 = 149 W:
• Q_tp (okno) = 2 * (22 – (– 30)) / 0,75 = 139 W:
• Q_tp = Q_tp (stena) + Q_tp (okno) = 288 W.

Takýto výpočet dáva správny výsledok za predpokladu absencie nekontrolovanej výmeny vzduchu (infiltrácie).

Môže vznikať v nasledujúcich prípadoch:

• Prítomnosť konštrukčných defektov, ako je nedostatočné priliehanie okenných rámov k stenám alebo odlupovanie izolačného materiálu. Je potrebné ich odstrániť.
• Starnutie budovy, v dôsledku čoho v murive vznikajú úlomky, trhliny alebo dutiny. V tomto prípade je potrebné zaviesť korekčné koeficienty do ukazovateľa odporu prestupu tepla materiálov.

Rovnakým spôsobom je potrebné určiť tepelné straty cez strechu, ak je objekt umiestnený na poslednom poschodí. Cez podlahu dochádza k nejakej významnej strate energie len v prípade prítomnosti nevykurovaného vetraného priestoru suterénu, ako je napríklad garáž. Do zeme teplo prakticky neodchádza.

Na výpočet ukazovateľa odporu prestupu tepla viacvrstvových materiálov je potrebné sčítať ukazovatele jednotlivých vrstiev. Zvyčajne sa na výpočty berú len najmenej tepelne vodivé materiály.

Pozrime sa na druhú príčinu tepelných strát – vetranie budovy. Spotrebu energie na ohrev privádzaného vzduchu (Q_v) možno vypočítať podľa vzorca:

Q_v = L * q * c * dT, kde:

• L – prietok vzduchu (m³ / h);
• q – hustota vzduchu (kg / m³);
• c – merná tepelná kapacita privádzaného vzduchu (kJ / kg *°C);
• dT – rozdiel teploty medzi izbovým a vonkajším vzduchom (°C).

Merná tepelná kapacita vzduchu v teplotnom rozsahu, ktorý nás zaujíma [–50.. +30 °C] je 1,01 kJ / kg *°C alebo v prepočte na potrebný rozmer: 0,28 W * h / kg *°C. Hustota vzduchu závisí od teploty a tlaku, ale pre výpočty môžeme použiť hodnotu 1,3 kg / m³.

Príklad. Pre miestnosť 12 m² pri rovnakom teplotnom rozdiele ako v predchádzajúcom príklade budú tepelné straty v dôsledku prevádzky vetrania predstavovať:

Q_v = (12 * 3) * 1,3 * 0,28 * (22 – (– 30)) = 681 W.

Projektanti berú prietok vzduchu podľa SNiP 41-01-2003 (v našom príklade 3 m³ / h na 1 m² plochy obytnej miestnosti), ale táto hodnota môže byť výrazne znížená vlastníkom budovy.

Celkové tepelné straty modelovej miestnosti sú:

Q = Q_tp + Q_v = 969 W.

Pre výpočet tepelných strát za deň, týždeň alebo mesiac je potrebné poznať priemernú teplotu za tieto obdobia.

Z uvedených vzorcov je zrejmé, že výpočet objemu spotrebovaného plynu na krátke časové obdobie aj na celú chladnú sezónu je potrebné vykonať s ohľadom na klímu oblasti, kde sa vykurovaný objekt nachádza. Preto dobre osvedčené typové riešenia možno použiť iba pre podobné prírodné podmienky.

Na určenie podobných klimatických parametrov možno použiť mapy priemerných mesačných teplôt v zimnom období. Ľahko ich nájdete na internete.

Pri zložitej geometrii domu a rozmanitosti materiálov použitých pri jeho stavbe a zateplení je možné na výpočet potrebného množstva tepla využiť služby odborníkov.

Spôsoby minimalizácie tepelných strát

Náklady na vykurovanie domu tvoria značnú časť výdavkov na jeho údržbu. Preto je rozumné vykonať niektoré druhy prác zamerané na zníženie tepelných strát pomocou zateplenia stropu, stien domu, tepelnej izolácie podlahy a priľahlých konštrukcií.

Použitie schém zateplenia zvonku a zvnútra domu umožňuje výrazne znížiť tento ukazovateľ. Týka sa to najmä starých stavieb s výrazným opotrebovaním stien a stropov. Tie isté dosky z penového polystyrénu umožňujú nielen znížiť alebo úplne eliminovať premŕzanie, ale tiež minimalizujú infiltráciu vzduchu cez chránený povrch.

Významné úspory možno dosiahnuť aj vtedy, ak k vykurovaniu nepripojíte letné priestory domu, ako sú verandy alebo podkrovný byt. V takom prípade dôjde k výraznému zmenšeniu obvodu vykurovanej časti domu.

Používanie podkrovného bytu len v letnom čase výrazne šetrí náklady na vykurovanie domu v zime. V tomto prípade však musí byť strop horného poschodia dobre zateplený.

Ak sa prísne dodržujú normy vetrania miestností, ktoré sú stanovené v SNiP 41-01-2003, potom tepelné straty z výmeny vzduchu budú vyššie ako z premŕzania stien a strechy budovy. Tieto pravidlá sú záväzné pre projektantov a všetky právnické osoby, ak sa miestnosť používa na výrobu alebo poskytovanie služieb. Obyvatelia domu však môžu podľa vlastného uváženia znížiť hodnoty uvedené v dokumente.

Okrem toho na ohrev studeného vzduchu prichádzajúceho zvonku možno použiť výmenníky tepla, a nie spotrebiče, ktoré spotrebúvajú elektrinu alebo plyn. Bežný doskový rekuperátor tak môže ušetriť viac ako polovicu energie a zložitejšie zariadenie s teplonosnou látkou asi 75 %.

Výpočet potrebného objemu plynu

Spaliteľný plyn musí kompenzovať tepelné straty. Na to je okrem tepelných strát domu potrebné poznať objem energie uvoľnenej pri spaľovaní, ktorá závisí od účinnosti kotla a výhrevnosti zmesi.

Pravidlo výberu kotla

Výber ohrievača je potrebné uskutočniť s ohľadom na tepelné straty domu. Mal by postačovať na obdobie, keď sa dosahuje ročné minimum teplôt. V pase podlahového alebo nástenného plynového kotla za to zodpovedá parameter “menovitý tepelný výkon”, ktorý sa pre domáce spotrebiče meria v kW.

Keďže každá stavba má tepelnú zotrvačnosť, na výpočet potrebného výkonu kotla sa za minimálnu teplotu zvyčajne berie ukazovateľ najchladnejšieho päťdňového obdobia. Pre konkrétnu lokalitu sa ho možno dozvedieť v organizáciách zaoberajúcich sa zberom a spracovaním meteorologických informácií, alebo z tabuľky 1. SNiP 23-01-99 (stĺpec č. 4).

Fragment tabuľky 1 z SNiP 23-01-99. Pomocou nej možno získať potrebné údaje o klíme lokality, kde sa nachádza vykurovaný objekt.

Ak výkon kotla prekračuje dostatočný ukazovateľ na vykurovanie miestnosti, nevedie to k zvýšeniu spotreby plynu. V takom prípade bude obdobie nečinnosti zariadenia dlhšie.

Niekedy má zmysel vybrať kotol s o niečo menším výkonom. Takéto zariadenia môžu byť výrazne lacnejšie pri kúpe aj pri prevádzke. V takom prípade je však potrebné mať záložný zdroj tepla (napríklad kalorifer v súprave s benzínovým generátorom), ktorý bude možné použiť pri silných mrazoch.

Hlavným ukazovateľom účinnosti a hospodárnosti kotla je koeficient užitočného pôsobenia (účinnosť). U moderných domácich zariadení sa nachádza v rozmedzí 88 až 95 %. Účinnosť je uvedená v pase zariadenia a používa sa pri výpočte spotreby plynu.

Vzorec uvoľňovania tepla

Aby ste správne vypočítali spotrebu zemného alebo skvapalneného plynu na vykurovanie domu s rozlohou približne 150 m², musíte zistiť ešte jeden ukazovateľ – výhrevnosť (merná spalná hodnota) dodávaného paliva. Podľa systému “SI” sa meria v J / kg pre skvapalnený plyn alebo v J / m³ pre zemný plyn.

Gazgoldery (nádrže na skladovanie skvapalneného plynu) sa udávajú v litroch. Ak chcete zistiť, koľko paliva sa do neho zmestí v kilogramoch, možno použiť pomer 0.54 kg / 1 l

Existujú dve hodnoty tohto ukazovateľa – nižšia výhrevnosť (H_l) a vyššia (H_h). Závisí od vlhkosti a teploty paliva. Pri výpočte sa berie ukazovateľ H_l – ten je potrebné zistiť u dodávateľa plynu.

Ak takéto informácie nie sú k dispozícii, pri výpočtoch možno prijať nasledujúce hodnoty:

• pre zemný plyn H_l = 33,5 MJ / m³;
• pre skvapalnený plyn H_l = 45,2 MJ / kg.

Vzhľadom na to, že 1 MJ = 278 W * h, dostávame nasledovné hodnoty výhrevnosti:

• pre zemný plyn H_l = 9,3 kW * h / m³;
• pre skvapalnený plyn H_l = 12,6 kW * h / kg.

Objem spotrebovaného plynu za určené časové obdobie V (m³ alebo kg) možno vypočítať podľa nasledujúceho vzorca:

V = Q * E / (H_l * K), kde:

• Q – tepelné straty budovy (kW);
• E – trvanie vykurovacieho obdobia (h);
• H_l – minimálna výhrevnosť plynu (kW * h / m³);
• K – účinnosť kotla.

Pre skvapalnený plyn je rozmer H_l kW * h / kg.

Príklad výpočtu spotreby plynu

Ako príklad si vezmeme typický montovaný rámový drevený dvojpodlažný rodinný dom. Región – Altajský kraj, m. Barnaul.

Rozmery domu – 10 x 8,5 m. Uhol sklonu sedlovej strechy – 30°. Tento projekt sa vyznačuje teplou manzardou, pomerne veľkou plochou zasklenia, absenciou pivnice a vyčnievajúcich častí domu.

Krok 1. Vypočítame základné parametre domu pre výpočet tepelných strát:

• Podlaha. V prípade absencie vetranej pivnice možno straty cez podlahu a základ zanedbať.
• Okná. Izolačné sklo dvojkomorové “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R_o = 0,75. Plocha zasklenia S_o = 40 m².
• Steny. Plocha pozdĺžnej (bočnej) steny je 10 * 3,5 = 35 m². Plocha priečnej (fasádnej) steny je 8,5 * 3,5 + 8,5² * tg(30) / 4 = 40 m². Súhrnná plocha obvodu budovy je 150 m², a po zohľadnení zasklenia je hľadaná hodnota S_s = 150 – 40 = 110 m².
• Steny. Hlavnými tepelnoizolačnými materiálmi sú lepené lamelové drevo, hrúbka 200 mm (R_b = 1,27) a čadičová izolácia, hrúbka 150 mm (R_u = 3,95). Celkový ukazovateľ odporu pri prestupe tepla steny R_s = R_b + R_u = 5,22.
• Strecha. Izolácia presne kopíruje tvar strechy. Plocha strechy bez presahov S_k = 10 * 8,5 / cos (30) = 98 m².
• Strecha. Hlavnými tepelnoizolačnými materiálmi sú palubovka, hrúbka 12,5 mm (R_v = 0,07) a čadičová izolácia, hrúbka 200 mm (R_u = 5,27). Celkový ukazovateľ odporu pri prestupe tepla pre strechu R_k = R_v + R_u = 5,34.
• Ventilácia. Nech je prietok vzduchu vypočítaný nie podľa plochy domu, ale s ohľadom na požiadavky zabezpečiť hodnotu aspoň 30 m³ na osobu za hodinu. Keďže v chate trvale bývajú 4 osoby, tak L = 30 * 4 = 120 m³ / h.

Krok 2. Vypočítame potrebný výkon kotla. Ak je zariadenie už zakúpené, tento krok možno preskočiť.

Pre naše výpočty potrebujeme poznať len dva ukazovatele plynového kotla: účinnosť a menovitý výkon. Mali by byť uvedené v pase zariadenia.

Teplota najchladnejšieho päťdňového obdobia je “–41 °C”. Komfortnú teplotu prijmeme ako “+24 °C”. Takto bude priemerný rozdiel teplôt počas tohto obdobia dT = 65 °C.

Vypočítame tepelné straty:

• cez okná: Q_o = S_o * dT / R_o = 40 * 65 / 0,75 = 3467 W;
• cez steny: Q_s = S_s * dT / R_s = 110 * 65 / 5,22 = 1370 W;
• cez strechu: Q_k = S_k * dT / R_k = 98 * 65 / 5,34 = 1199 W;
• z dôvodu vetrania: Q_v = L * q * c * dT = 120 * 1,3 * 0,28 * 65 = 2839 W.

Celkové tepelné straty celého domu počas obdobia chladného päťdňového obdobia budú:

Q = Q_o + Q_s + Q_k + Q_v = 3467 + 1370 + 1199 + 2839 = 8875 W.

Takto si pre tento modelový dom možno vybrať plynový kotol s parametrom maximálneho tepelného výkonu rovným 10–12 kW. Ak sa plyn používa aj na zabezpečenie teplej úžitkovej vody, potom bude potrebné vziať výkonnejšie zariadenie.

Krok 3. Vypočítame trvanie vykurovacieho obdobia a priemerné tepelné straty.

Pod chladným obdobím roka, keď je potrebné vykurovanie, rozumieme sezónu s priemernými dennými teplotami pod 8–10 °C. Preto pre výpočty možno vziať buď stĺpce č. 11–12 alebo stĺpce č. 13–14 tabuľky 1 SNiP 23-01-99.

Tento výber zostáva na majiteľoch chaty. Pritom výrazný rozdiel v ročnej spotrebe paliva nebude. V našom prípade sa zastavíme na období s teplotou pod “+10 °C”. Trvanie tohto obdobia je 235 dní alebo E = 5640 hodín.

Pri centralizovanom vykurovaní sa zapínanie a vypínanie prívodu teplonosného média deje podľa stanovených noriem. Jednou z výhod súkromného domu je spustenie režimu vykurovania podľa želania obyvateľov.

Tepelné straty domu pre priemernú teplotu počas tohto obdobia sa vypočítajú rovnako ako v kroku 2, len parameter dT = 24 – (–6,7) = 30,7 °C. Po vykonaní výpočtov dostaneme Q = 4192 W.

Krok 4. Vypočítame objem spotrebovaného plynu.

Nech účinnosť kotla K = 0,92. Potom objem spotrebovaného plynu (pri priemerných hodnotách minimálnej výhrevnosti plynovej zmesi) za chladné obdobie bude:

• pre zemný plyn: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (9300 * 0,92) = 2763 m³;
• pre skvapalnený plyn: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (12600 * 0,92) = 2040 kg.

Ak poznáte ceny plynu, môžete vypočítať aj finančné náklady na vykurovanie.

Závery a užitočné video k téme

Zníženie spotreby plynu odstránením chýb súvisiacich so zateplením domu. Reálny príklad:

Spotreba plynu pri známom tepelnom výkone:

Všetky výpočty tepelných strát môžete vykonať sami len vtedy, keď sú známe tepelnoizolačné vlastnosti materiálov, z ktorých je dom postavený. Ak je budova stará, v prvom rade je potrebné skontrolovať jej premrznutie a odstrániť zistené problémy.

Potom pomocou vzorcov uvedených v článku môžete vykonať výpočet spotreby plynu s vysokou presnosťou.

Zanechávajte, prosím, komentáre v bloku spätnej väzby nižšie. Umiestňujte fotografie k téme článku, pýtajte sa na zaujímavé body. Zdieľajte užitočné informácie, ktoré môžu byť užitočné pre návštevníkov našej stránky.