Poraba plina za ogrevanje hiše 200 m²: določitev stroškov pri uporabi omrežnega in jeklenkastega goriva
Lastniki srednjih in velikih vil morajo načrtovati stroške vzdrževanja stanovanj. Zato se pogosto pojavi naloga izračuna porabe plina za ogrevanje hiše 200 m2 ali večje površine. Izvirna arhitektura običajno ne omogoča uporabe metode analogij in iskanja že pripravljenih izračunov.
Kljub temu ni potrebno plačati denarja za rešitev te naloge. Vse izračune lahko opravite sami. Za to boste potrebovali poznavanje nekaterih normativnih aktov ter razumevanje fizike in geometrije na šolski ravni.
Pomagali vam bomo razumeti to pereče vprašanje za domačega ekonomista. Povedali vam bomo, po katerih formulah se izvajajo izračuni, katere značilnosti je treba poznati za dosego rezultata. V našem članku so navedeni primeri, na podlagi katerih boste lažje naredili svoj izračun.
Vsebina članka:
Ugotavljanje vrednosti izgube energije
Da bi določili količino energije, ki jo hiša izgublja, je treba poznati podnebne značilnosti območja, toplotno prevodnost materialov in standarde prezračevanja. Za izračun potrebne količine plina pa je dovolj poznati njegovo kurilno vrednost. Najpomembnejše pri tem delu je pozornost na podrobnosti.
Ogrevanje stavbe mora nadomestiti toplotne izgube, ki nastanejo iz dveh glavnih razlogov: uhajanje toplote vzdolž oboda hiše in dotok hladnega zraka skozi prezračevalni sistem. Oba procesa opisujeta matematični formuli, po katerih lahko samostojno izvedete izračune.
Toplotna prevodnost in toplotna upornost materiala
Vsak material lahko prevaja toploto. Intenzivnost njegovega prenosa je izražena s koeficientom toplotne prevodnosti λ (W / (m × °C)). Nižji kot je, bolje je objekt pozimi zaščiten pred zmrzovanjem.

Vendar so lahko zgradbe zidane ali izolirane z materialom različne debeline. Zato se pri praktičnih izračunih uporablja koeficient toplotne upornosti:
R (m2 × °C / W)
Povezan je s toplotno prevodnostjo po naslednji formuli:
R = h / λ,
kjer je h debelina materiala (m).
Primer. Določimo koeficient toplotne upornosti za gazirane betonske bloke 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 izolacijske materiale in okenske sklope se lahko navede tako koeficient toplotne prevodnosti kot tudi koeficient toplotne upornosti.
Če je ograjevalna konstrukcija sestavljena iz več materialov, se pri določanju koeficienta toplotne upornosti celotnega “sendviča” seštejejo koeficienti posameznih slojev.
Primer. Stena je zgrajena iz gaziranih betonskih blokov (λb = 0.16) debeline 300 mm. Z zunanje strani je izolirana z ekstrudiranim polistirenom (λp = 0.03) debeline 50 mm, z notranje strani pa obložena z lesenimi oblogami (λv = 0.18) debeline 20 mm.

Zdaj lahko izračunamo skupni koeficient toplotne upornosti:
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 glede na parameter “toplotna učinkovitost” malo pomembni, lahko zanemarimo.
Izračun toplotnih izgub skozi ograjene konstrukcije
Toplotne izgube Q (W) skozi homogeno površino lahko izračunamo na naslednji način:
Q = S × dT / R,
kjer:
- S – površina obravnavane površine (m2);
- dT – temperaturna razlika med zrakom v notranjosti in zunanjosti prostora (°С);
- R – koeficient toplotne upornosti površine (m2 * °С / W).
Za določitev skupnega kazalnika vseh toplotnih izgub se izvedejo naslednji koraki:
- določijo se odseki, ki so homogeni glede na koeficient toplotne upornosti;
- izračunajo se njihove površine;
- določijo se kazalniki toplotne upornosti;
- izvede se izračun toplotnih izgub za vsak odsek;
- seštejejo se dobljene vrednosti.
Primer. Kotna soba velikosti 3 × 4 metre v zgornjem nadstropju s hladnim podstrešnim prostorom. Končna višina stropa je 2.7 metra. Sta 2 okni, dimenzij 1 × 1.5 m.
Izračunajmo toplotne izgube skozi obod pri temperaturi zraka v notranjosti “+25 °С” in zunaj “–15 °С”:
- Izločimo odseke, ki so homogeni po koeficientu toplotne upornosti: strop, stena, okna.
- Površina stropa Sп = 3 × 4 = 12 m2. Površina oken Sо = 2 × (1 × 1.5) = 3 m2. Površina sten Sс = (3 + 4) × 2.7 – Sо = 29.4 m2.
- Koeficient toplotne upornosti stropa je sestavljen iz vrednosti medetažne konstrukcije (deska debeline 0,025 m), izolacije (plošče mineralne volne debeline 0,10 m) in lesenega poda podstrešja (les in vezana plošča skupne debeline 0,05 m): Rp = 0,025 / 0,18 + 0,1 / 0,037 + 0,05 / 0,18 = 3,12. Za okna se vrednost vzame iz potrdila dvojne zasteklitve: Ro = 0,50. Za steno, zidano kot v prejšnjem primeru: Rs = 3,65.
- Qp = 12 × 40 / 3,12 = 154 W. Qo = 3 × 40 / 0,50 = 240 W. Qs = 29,4 × 40 / 3,65 = 322 W.
- Skupne toplotne izgube modelne sobe skozi ogrodne konstrukcije Q = Qp + Qo + Qs = 716 W.
Izračun po navedenih formulah daje dober približek pod pogojem, da material ustreza deklariranim toplotno prevodnim lastnostim in da ni napak, ki bi lahko nastale med gradnjo. Prav tako je lahko težava staranje materialov in celotne konstrukcije hiše.
Tipična geometrija sten in streh
Pri določanju toplotnih izgub je običajno uporabiti notranje linearne parametre (dolžino in višino) konstrukcije, ne zunanjih. To pomeni, da pri izračunu prehoda toplote skozi material upoštevamo površino stika s toplim zrakom, ne s hladnim.

Tako je na primer pri dimenzijah hiše 8 × 10 metrov in debelini stene 0,3 metra notranji obod Pnot = (9,4 + 7,4) × 2 = 33,6 m, zunanji obod Pzun = (8 + 10) × 2 = 36 m.
Medetažna konstrukcija ima običajno debelino od 0,20 do 0,30 m. Zato bo višina dveh nadstropij od tal prvega do stropa drugega z zunanje strani enaka Hzun = 2,7 + 0,2 + 2,7 = 5,6 m. Če seštejemo samo končno višino, dobimo manjšo vrednost: Hnot = 2,7 + 2,7 = 5,4 m. Medetažna konstrukcija za razliko od sten nima funkcije izolacije, zato je treba za izračune uporabiti Hzun.
Pri dvonadstropnih hišah z dimenzijami približno 200 m2 je razlika med površino sten znotraj in zunaj od 6 do 9 %. Podobno se po notranjih merah upoštevajo geometrijski parametri strehe in stropov.
Izračun površine sten za geometrijsko preproste koče je elementaren, saj so deli sestavljeni iz pravokotnih odsekov in čelnih sten podstrešnih in mansardnih prostorov.

Pri izračunu toplotnih izgub skozi streho je v večini primerov dovolj uporabiti formule za izračun ploščin trikotnika, pravokotnika in trapeza.

Površine položene kritine ni mogoče uporabiti za določanje toplotnih izgub, saj vključuje tudi previse, ki jih v formuli ne upoštevamo. Poleg tega je material (npr. strešna lepenka ali profilirana pocinkana pločevina) pogosto nameščen z rahlim prekrivanjem.

Pravokotna geometrija oken prav tako ne povzroča težav pri izračunih. Če imajo zasteklitve zapleteno obliko, lahko njihovo ploščino ugotovite iz potrdila o izdelku in je ne izračunavate.
Toplotne izgube skozi tla in temelje
Izračun toplotnih izgub v zemljo skozi tla spodnjega nadstropja, kakor tudi skozi stene in tla kleti, se izvaja v skladu s pravili, predpisanimi v Prilogi E SP 50.13330.2012. Bistvo je, da je hitrost širjenja toplote v zemlji veliko nižja kot v ozračju, zato lahko tla pogojno štejemo tudi za izolacijski material.
Ker pa so tla nagnjena k zmrzovanju, se tloris razdeli na 4 cone. Širina prvih treh je 2 metra, preostali del pa pripada četrti coni.

Za vsako območje se določi koeficient odpornosti proti prehodu toplote, ki ga dodaja zemlja:
- območje 1: R1 = 2.1;
- območje 2: R2 = 4.3;
- območje 3: R3 = 8.6;
- območje 4: R4 = 14.2.
Če so tla izolirana, se za določitev skupnega koeficienta toplotne upornosti seštejejo vrednosti izolacije in zemlje.
Primer. Naj ima hiša z zunanjimi merami 10 × 8 m in debelino sten 0.3 metra kletno nadstropje z globino 2.7 metra. Njen strop se nahaja na ravni tal. Izračunati je treba toplotne izgube v zemljo pri notranji temperaturi zraka “+25 °C” in zunanji temperaturi “–15 °C”.
Naj bodo stene izdelane iz FBS blokov debeline 40 cm (λф = 1,69). Z notranje strani so obložene z deskami debeline 4 cm (λд = 0,18). Tla kleti so zalita s keramzitbetonom debeline 12 cm (λк = 0,70). Potem je koeficient toplotne upornosti sten kleti: Rс = 0,4 / 1,69 + 0,04 / 0,18 = 0,46, tal pa Rп = 0,12 / 0,70 = 0,17.
Notranje dimenzije hiše bodo enake 9,4 × 7,4 metra.

Izračunajmo površine in koeficiente toplotne upornosti po conah:
- Cona 1 poteka samo po steni. Ima obseg 33,6 m in višino 2 m. Zato S1 = 33,6 × 2 = 67,2. Rз1 = Rс + R1 = 0,46 + 2,1 = 2,56.
- Cona 2 po steni. Ima obseg 33,6 m in višino 0,7 m. Zato S2c = 33,6 × 0,7 = 23,52. Rз2с = Rс + R2 = 0,46 + 4,3 = 4,76.
- Cona 2 po tleh. S2п = 9,4 × 7,4 – 6,8 × 4,8 = 36,92. Rз2п = Rп + R2 = 0,17 + 4,3 = 4,47.
- Cona 3 poteka samo po tleh. S3 = 6,8 × 4,8 – 2,8 × 0,8 = 30,4. Rз3 = Rп + R3 = 0,17 + 8,6 = 8,77.
- Cona 4 poteka samo po tleh. S4 = 2,8 × 0,8 = 2,24. Rз4 = Rп + R4 = 0,17 + 14,2 = 14,37.
Toplotne izgube kletnega nadstropja Q = (S1 / Rз1 + S2c / Rз2с + S2п / Rз2п + S3 / Rз3 + S4 / Rз4) × dT = (26,25 + 4,94 + 8,26 + 3,47 + 0,16) × 40 = 1723 W.
Upoštevanje neogrevanih prostorov
Pogosto se pri izračunu toplotnih izgub pojavi situacija, ko je v hiši neogrevan, a izoliran prostor. V tem primeru poteka prenos energije v dveh stopnjah. Oglejmo si to situacijo na primeru podstrešja.

Glavna težava je v tem, da se površina plošče med podstrešjem in zgornjim nadstropjem razlikuje od površine strehe in čelnih sten. V tem primeru je treba uporabiti pogoj toplotnega ravnovesja Q1 = Q2.
Zapišemo ga lahko tudi na naslednji način:
K1 × (T1 – T#) = K2 × (T# – T2),
kjer:
- K1 = S1 / R1 + … + Sn / Rn za ploščo med toplim delom hiše in hladnim prostorom;
- K2 = S1 / R1 + … + Sn / Rn za ploščo med hladnim prostorom in zunanjostjo.
Iz enakosti toplotnega prehoda najdemo temperaturo, ki se bo vzpostavila v hladnem prostoru pri znanih vrednostih v hiši in zunaj. T# = (K1 × T1 + K2 × T2) / (K1 + K2). Nato vrednost vstavimo v formulo in poiščemo toplotne izgube.
Primer. Naj bo notranja dimenzija hiše 8 × 10 metrov. Kot strehe – 30°. Temperatura zraka v prostorih “+25 °C”, zunaj pa – “–15 °C”.
Koeficient toplotne upornosti stropa izračunamo kot v primeru, navedenem v poglavju za izračun toplotnih izgub skozi ograjene konstrukcije: Rп = 3.65. Površina plošče je 80 m2, zato je K1 = 80 / 3.65 = 21.92.
Površina strehe S1 = (10 × 8) / cos(30) = 92.38. Koeficient toplotne upornosti izračunamo ob upoštevanju debeline lesa (letev in obdelava – 50 mm) in mineralne volne (10 cm): R1 = 2.98.
Površina okna za čelno steno S2 = 1.5. Za običajno dvoslojno zasteklitev toplotna upornost R2 = 0.4. Površina čelne stene se izračuna po formuli: S3 = 82 × tg(30) / 4 – S2 = 7.74. Koeficient toplotne prehodnosti je enak kot pri strehi: R3 = 2.98.

Izračunajmo koeficient za streho (ne pozabimo, da je število čelnih sten dve):
K2 = S1 / R1 + 2 × (S2 / R2 + S3 / R3) = 92.38 / 2.98 + 2 × (1.5 / 0.4 + 7.74 / 2.98) = 43.69.
Izračunajte temperaturo zraka v podstrešnem prostoru:
T# = (21.92 × 25 + 43.69 × (–15)) / (21.92 + 43.69) = –1.64 °C.
Vstavite dobljeno vrednost v katerokoli izmed formul za izračun toplotnih izgub (ob pogoju ravnotežja so enake) in dobili boste iskani rezultat:
Q1 = K1 × (T1 – T#) = 21.92 × (25 – (–1.64)) = 584 W.
Ohlajanje skozi prezračevanje
Prezračevalni sistem namestite za vzdrževanje normalne mikroklime v hiši. To povzroči vdor hladnega zraka v prostor, kar je treba upoštevati tudi pri izračunu toplotnih izgub.
Zahteve glede prostornine prezračevanja so določene v več normativnih dokumentih. Pri načrtovanju sistema znotraj hiše koče morate najprej upoštevati zahteve §7 SNiP 41-01-2003 in §4 SanPiN 2.1.2.2645-10.
Ker je splošno sprejeta enota za merjenje toplotnih izgub vat, je treba toplotno kapaciteto zraka c (kJ / kg ×°C) pretvoriti v dimenzijo “W × h / kg × °C”. Za zrak na morski gladini lahko vzamete 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 vlagi lahko vzamete vrednost q = 1.30 kg / m3.

Porabo energije za kompenzacijo toplotnih izgub zaradi prezračevanja lahko izračunate po naslednji formuli:
Q = L × q × c × dT = 0.364 × L × dT,
kjer:
- L – pretok zraka (m3 / h);
- dT – temperaturna razlika med sobnim in dovedenim zrakom (°C).
Če hladen zrak vstopa v hišo neposredno, potem:
dT = T1 – T2,
kjer:
- T1 – temperatura v prostoru;
- T2 – temperatura zunaj.
Toda za velike objekte v sistem prezračevanja običajno vgradijo rekuperator (toplotni izmenjevalec). Omogoča znaten prihranek energije, saj se delno segrevanje vhodnega zraka dogaja na račun temperature izhodnega toka.
Učinkovitost takih naprav se meri z njihovim izkoristkom k (%). V tem primeru bo prejšnja formula dobila obliko:
dT = (T1 – T2) × (1 – k / 100).
Izračun porabe plina
Če poznamo skupne toplotne izgube, lahko preprosto izračunamo potrebno porabo zemeljskega ali utekočinjenega plina za ogrevanje hiše s površino 200 m2.
Na količino sproščene energije poleg količine goriva vpliva tudi njegova kurilna vrednost. Pri plinu je ta kazalnik odvisen od vlažnosti in kemične sestave dovedene mešanice. Razlikujemo višjo (Hh) in nižjo (Hl) kurilno vrednost.

Za izračun količine goriva, ki bo zagotovo dovolj za ogrevanje, v formulo vstavimo vrednost nižje kurilne vrednosti, ki jo lahko izvemo pri dobavitelju plina. Standardna merska enota kurilne vrednosti je “MJ / m3” ali “MJ / kg”. Ker pa merske enote moči kotlov in toplotnih izgub uporabljajo vate, ne joule, je treba izvesti pretvorbo, pri čemer upoštevamo, da 1 MJ = 278 W × h.
Če vrednost nižje kurilne vrednosti mešanice ni znana, lahko vzamemo naslednje povprečne številke:
- za zemeljski plin Hl = 9.3 kW × h / m3;
- za utekočinjen plin Hl = 12.6 kW × h / kg.
Še en kazalnik, potreben za izračune – izkoristek kotla K. Običajno ga merimo v odstotkih. Končna formula porabe plina za časovno obdobje E (h) je naslednja:
V = Q × E / (Hl × K / 100).
Obdobje, ko vklopijo centralno ogrevanje v hišah, določajo na podlagi povprečne dnevne temperature zraka.
Če v zadnjih petih dneh ne presega “+ 8 °C”, mora biti v skladu z Uredbo Vlade Ruske federacije št. 307 z dne 13.05.2006 zagotovljena oskrba s toploto v hiši. Za zasebne hiše z avtonomnim ogrevanjem pri izračunu porabe goriva prav tako uporabljajo te številke.
Natančne podatke o številu dni s temperaturo, ki ne presega “+ 8 °C”, za območje, kjer stoji vila, lahko izvemo na lokalnem oddelku Hidrometcentra.
Če se hiša nahaja blizu večjega naselja, je lažje uporabiti tab. 1. SNiP 23-01-99 (stolpec št. 11). Če to vrednost pomnožimo s 24 (ur na dan), dobimo parameter E iz enačbe za izračun porabe plina.

Če sta količina vtočnega zraka in temperatura v prostorih stalni (ali z zanemarljivimi nihanji), bosta toplotni izgubi skozi ograjene konstrukcije in zaradi prezračevanja prostorov neposredno sorazmerni z zunanjo temperaturo.
Zato lahko za parameter T2 v enačbah za izračun toplotnih izgub vzamete vrednost iz stolpca št. 12 tabele 1. SNiP 23-01-99.
Primer za hišo na 200 m2
Izračunajmo porabo plina za hišo v bližini mesta Rostov na Donu. Trajanje ogrevalnega obdobja: E = 171 × 24 = 4104 h. Povprečna zunanja temperatura T2 = –0,6 °C. Želena temperatura v hiši: T1 = 24 °C.

Korak 1. Izračunajmo toplotne izgube skozi obod brez upoštevanja garaže.
Za to izločimo homogene odseke:
- Okna. Skupaj je 9 oken velikosti 1,6 × 1,8 m, eno okno velikosti 1,0 × 1,8 m in 2,5 okroglih oken s površino 0,38 m2 vsako. Skupna površina oken: Sokno = 28,60 m2. Po certifikatu izdelka Rokno = 0,55. Potem Qokno = 1279 W.
- Vrata. Obstajata 2 izolirani vrati velikosti 0,9 × 2,0 m. Njuna površina: Svrata = 3,6 m2. Po certifikatu izdelka Rvrata = 1,45. Potem Qvrata = 61 W.
- Gluha stena. Odsek “ABVGD”: 36,1 × 4,8 = 173,28 m2. Odsek “DA”: 8,7 × 1,5 = 13,05 m2. Odsek “DEŽ”: 18,06 m2. Površina čelne stene strehe: 8,7 × 5,4 / 2 = 23,49. Skupaj, površina gluhe stene: Sstena = 251,37 – Sokno – Svrata = 219,17 m2. Stene so zgrajene iz gazobetona debeline 40 cm in votle obložne opeke. Rstena = 2,50 + 0,63 = 3,13. Potem Qstena = 1723 W.
Skupne toplotne izgube skozi obod:
Qobod = Qokno + Qvrata + Qstena = 3063 W.
Korak 2. Izračunajmo toplotne izgube skozi streho.
Izolacijo sestavljajo neprekinjena letvica (35 mm), mineralna volna (10 cm) in obloga (15 mm). Rstreha = 2,98. Površina strehe nad glavnim objektom: 2 × 10 × 5,55 = 111 m2, nad kotlovnico pa: 2,7 × 4,47 = 12,07 m2. Skupaj Sstreha = 123,07 m2. Potem Qstreha = 1016 W.
Korak 3. Izračunajmo toplotne izgube skozi tla.

Toplotno upornost zagotavljajo deske podlage in vezana plošča pod laminatom (skupaj 5 cm) ter bazaltna izolacija (5 cm). Rtal = 1,72. Potem bodo toplotne izgube skozi tla enake:
Qtal = (S1 / (Rtal + 2,1) + S2 / (Rtal + 4,3) + S3 / (Rtal + 2,1)) × dT = 546 W.
Korak 4. Izračunajmo toplotne izgube skozi hladen garažo. Njegova tla niso izolirana.
Iz ogrevane hiše toplota prodira na dva načina:
- Skozi nosilno steno. S1 = 28,71, R1 = 3,13.
- Skozi opečno pregrado s kotlovnico. S2 = 11,31, R2 = 0,89.
Dobimo K1 = S1 / R1 + S2 / R2 = 21,88.
Iz garaže toplota uhaja navzven na naslednji način:
- Skozi okno. S1 = 0,38, R1 = 0,55.
- Skozi vrata. S2 = 6,25, R2 = 1,05.
- Skozi steno. 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 pogoju toplotnega ravnovesja: T# = 9,2 °C. Potem bodo toplotne izgube enake: Qgaraža = 324 W.
Korak 5. Izračunajmo toplotne izgube zaradi prezračevanja.
Naj bo izračunani volumen prezračevanja za takšno hišo s 6 osebami enak 440 m3/h. V sistemu je nameščen rekuperator z izkoristkom 50 %. Pri takih pogojih so toplotne izgube: Qvent = 1970 W.
Korak 6. Določimo skupne toplotne izgube, tako da seštejemo vse lokalne vrednosti: Q = 6919 W.
Korak 7. Izračunajmo volumen plina, potreben za ogrevanje modelne hiše v zimskem obdobju pri izkoristku kotla 92 %:
- Zemeljski plin. V = 3319 m3.
- Utekočinjen plin. V = 2450 kg.
Po izračunih lahko analiziramo finančne stroške za ogrevanje in smiselnost naložb, usmerjenih v zmanjšanje toplotnih izgub.
Zaključki in koristen video na to temo
Toplotna prevodnost in upornost toplotnega prehoda materialov. Pravila izračuna za stene, streho in tla:
Najbolj zapleten del izračunov za določitev potrebne količine plina za ogrevanje je ugotavljanje toplotnih izgub ogrevanega objekta. Pri tem je treba najprej pazljivo pristopiti h geometrijskim izračunom.
Če pa se finančni stroški za ogrevanje zdijo pretirani, je treba razmisliti o dodatni izolaciji hiše. Še posebej, ker izračuni toplotnih izgub dobro prikazujejo strukturo zmrzovanja.
Prosimo, puščajte komentarje v spodnjem polju, zastavljajte vprašanja o nejasnih in zanimivih točkah, objavljajte fotografije, povezane s temo članka. Delite svoje lastne izkušnje pri izračunih za ugotavljanje stroškov ogrevanja. Ni izključeno, da bodo vaši nasveti zelo koristili obiskovalcem spletnega mesta.
