Povprečna poraba plina za ogrevanje hiše 150 m²: primer izračunov in pregled toplotnotehničnih formul

Financiranje kurilne sezone predstavlja pomemben del proračuna, namenjenega vzdrževanju stanovanja. Če poznate ceno in povprečno porabo plina za ogrevanje hiše 150 m², lahko dokaj natančno določite stroške ogrevanja prostorov. Te izračune lahko enostavno opravite sami, ne da bi plačali storitve toplotnih tehnikov.

Vse o standardih porabe plina in načinih izračuna porabe modrega goriva boste izvedeli iz našega članka. Povedali vam bomo, koliko energije je potrebno za nadomestilo toplotnih izgub hiše v kurilni sezoni. Svetovali vam bomo, katere formule naj uporabite pri izračunih.

Ogrevanje podeželskih hiš

Pri izračunu porabe plina, ki je potreben za ogrevanje hiše, bo najzahtevnejša naloga izračun toplotnih izgub, ki jih mora ogrevalni sistem med delovanjem v celoti nadomestiti.

Kompleks toplotnih izgub je odvisen od podnebja, konstrukcijskih značilnosti stavbe, uporabljenih materialov in parametrov delovanja prezračevalnega sistema.

Izračun nadomestljive količine toplote

Ogrevalni sistem vsake stavbe mora nadomestiti njene toplotne izgube Q (W) v hladnem obdobju. Do njih pride iz dveh razlogov:

1. toplotna izmenjava skozi obod hiše;
2. izguba toplote zaradi vstopa hladnega zraka skozi prezračevalni sistem.

Formalno lahko toplotne izgube skozi steno in streho Q_tp izračunamo po naslednji formuli:

Q_tp = S * dT / R,

kjer:

• S – površina (m²);
• dT – razlika temperature med sobnim in zunanjim zrakom (°C);
• R – kazalnik odpornosti toplotne prehodnosti materialov (m² * °C / W).

Zadnji kazalnik (ki ga imenujemo tudi “koeficient toplotne upornosti”) lahko vzamete iz tabel, ki so priložene gradbenim materialom ali izdelkom.

Od tipa dvoslojne zasteklitve je močno odvisen kazalnik toplotnih izgub hiše. Visoka cena izoliranih oken bo upravičena z prihrankom goriva.

Primer. Naj ima zunanja stena sobe površino 12 m², od katere 2 m² zavzema okno.

Kazalniki odpornosti toplotne prehodnosti so naslednji:

• Gazobetonski bloki D400: R = 3.5.
• Dvoslojni termopan z argonom “4М1 – 16Ar – 4М1 – 16Ar – 4I”: R = 0.75.

V tem primeru pri sobni temperaturi “+22°C” in zunanji – “–30°C” bodo toplotne izgube zunanje stene sobe znašale:

• 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.

Takšen izračun daje pravilen rezultat ob pogoju, da ni nenadzorovane izmenjave zraka (infiltracije).

Lahko se pojavi v naslednjih primerih:

• Napake v konstrukciji, kot so slabo prileganje okenskih okvirjev k stenam ali odstopanje izolacijskega materiala. Te je treba odpraviti.
• Staranje stavbe, zaradi česar v zidovih nastanejo odkruški, razpoke ali praznine. V tem primeru je treba vnesti korekcijske faktorje v kazalnik toplotne upornosti materialov.

Na enak način je treba določiti toplotne izgube skozi streho, če se objekt nahaja v zadnjem nadstropju. Skozi tla kakšna koli pomembna izguba energije nastane le v primeru obstoja neogrevanega prezračevanega kletnega prostora, kot je garaža. V zemljo pa toplota praktično ne uhaja.

Za izračun kazalnika toplotne upornosti večslojnih materialov je treba sešteti kazalnike posameznih plasti. Običajno se za izračune upoštevajo le najbolj toplotno neprevodni materiali.

Oglejmo si drugi vzrok toplotnih izgub – prezračevanje stavbe. Poraba energije za ogrevanje dovodnega zraka (Q_v) se lahko izračuna po formuli:

Q_v = L * q * c * dT,

• L – pretok zraka (m³ / h);
• q – gostota zraka (kg / m³);
• c – specifična toplotna kapaciteta dovodnega zraka (kJ / kg *°C);
• dT – temperaturna razlika med sobnim in zunanjim zrakom (°C).

Specifična toplotna kapaciteta zraka v temperaturnem območju, ki nas zanima [–50.. +30 °C], je 1.01 kJ / kg *°C ali v pretvorbi v potrebno dimenzijo: 0.28 Wh / kg *°C. Gostota zraka je odvisna od temperature in tlaka, vendar lahko za izračune vzamemo vrednost 1.3 kg / m³.

Primer. Za sobo 12 m² pri enaki temperaturni razliki kot v prejšnjem primeru bodo toplotne izgube zaradi delovanja prezračevanja znašale:

Q_v = (12 * 3) * 1.3 * 0.28 * (22 – (– 30)) = 681 W.

Projektanti vzamejo pretok zraka v skladu s SNiP 41-01-2003 (v našem primeru 3 m³ / h na 1 m² površine bivalne sobe), vendar lahko to vrednost lastnik stavbe znatno zmanjša.

Skupaj celotne toplotne izgube modelne sobe znašajo:

Q = Q_tp + Q_v = 969 W.

Za izračun toplotnih izgub za dan, teden ali mesec je potrebno poznati povprečno temperaturo v teh obdobjih.

Iz zgornjih formul je razvidno, da je treba izračun količine porabljenega plina, tako za kratko časovno obdobje kot za celotno hladno sezono, opraviti ob upoštevanju podnebja območja, kjer se nahaja ogrevani objekt. Zato je dobro uveljavljene tipske rešitve mogoče uporabiti le za podobne naravne pogoje.

Za določitev podobnih klimatskih parametrov lahko uporabite karte povprečnih mesečnih temperatur v zimskem obdobju. Zlahka jih najdete na internetu.

Pri zapleteni geometriji hiše in raznolikosti materialov, uporabljenih pri njeni gradnji in izolaciji, lahko za izračun potrebne količine toplote uporabite storitve strokovnjakov.

Načini zmanjševanja toplotnih izgub

Stroški za ogrevanje hiše predstavljajo precejšen del stroškov njenega vzdrževanja. Zato je smiselno izvesti nekatera dela, namenjena zmanjšanju toplotnih izgub z izolacijo stropa, sten hiše, toplotno izolacijo tal in sosednjih konstrukcij.

Uporaba shem izolacije od zunaj in znotraj hiše omogoča bistveno zmanjšanje tega kazalnika. To še posebej velja za stare stavbe z močno obrabljenimi stenami in stropi. Enake polistirenske plošče omogočajo ne le zmanjšanje ali popolno odpravo zmrzovanja, ampak tudi zmanjšajo infiltracijo zraka skozi zaščiteno prevleko na minimum.

Prav tako lahko dosežete znatne prihranke, če na ogrevanje ne priključite poletnih površin hiše, kot so verande ali mansardno nadstropje. V tem primeru bo prišlo do znatnega zmanjšanja oboda ogrevanega dela hiše.

Uporaba mansardnega nadstropja samo v poletnem času znatno prihrani stroške ogrevanja hiše pozimi. Vendar mora biti v tem primeru strop zgornjega nadstropja dobro izoliran.

Če se strogo držite normativov prezračevanja prostorov, ki so predpisani v SNiP 41-01-2003, bodo toplotne izgube zaradi izmenjave zraka večje kot zaradi zmrzovanja sten in strehe stavbe. Ta pravila so obvezna za projektante in vse pravne osebe, če se prostor uporablja za proizvodnjo ali opravljanje storitev. Vendar lahko stanovalci hiše po lastni presoji zmanjšajo vrednosti, navedene v dokumentu.

Poleg tega lahko za ogrevanje hladnega zraka, ki prihaja z ulice, uporabite toplotne izmenjevalce in ne naprav, ki porabljajo elektriko ali plin. Tako lahko navaden ploščni rekuperator prihrani več kot polovico energije, bolj zapletena naprava s toplotnim medijem pa približno 75%.

Izračun potrebnega volumna plina

Gorljivi plin mora nadomestiti toplotne izgube. Za to je poleg toplotnih izgub hiše potrebno poznati količino energije, ki se sprosti pri zgorevanju, ta pa je odvisna od izkoristka kotla in kurilne vrednosti mešanice.

Pravilo izbire kotla

Izbira grelnika mora potekati ob upoštevanju toplotnih izgub hiše. Ta mora zadostovati za obdobje, ko so letne temperature najnižje. V potrdilu talnega ali stenskega plinskega kotla za to skrbi parameter “nazivna toplotna moč”, ki se za gospodinjske naprave meri v kW.

Ker ima vsak objekt toplotno vztrajnost, se za izračun potrebne moči kotla kot minimalna temperatura običajno uporablja podatek najhladnejšega petdnevnega obdobja. Za določen kraj ga lahko izvemo v organizacijah, ki zbirajo in obdelujejo meteorološke podatke, ali iz tabele 1. SNiP 23-01-99 (stolpec št. 4).

Del tabele 1 iz SNiP 23-01-99. Z njo lahko pridobite potrebne podatke o podnebju območja, kjer se nahaja ogrevani objekt.

Če moč kotla presega zadosten kazalnik za ogrevanje prostora, to ne vodi do povečanja porabe plina. V tem primeru bo obdobje mirovanja opreme daljše.

Včasih je smiselno izbrati kotel nekoliko manjše moči. Take naprave so lahko bistveno cenejše tako pri nakupu kot pri obratovanju. Vendar je v tem primeru potrebno imeti rezervni vir toplote (npr. grelec v kompletu z bencinskim generatorjem), ki ga lahko uporabite pri hudem mrazu.

Glavni kazalnik učinkovitosti in gospodarnosti kotla je izkoristek. Pri sodobni gospodinjski opremi znaša od 88 do 95 %. Izkoristek je naveden v potrdilu naprave in se uporablja pri izračunu porabe plina.

Formula za sproščanje toplote

Da bi pravilno izračunali porabo zemeljskega ali utekočinjenega plina za ogrevanje hiše s površino približno 150 m², je potrebno poznati še en kazalnik – kurilno vrednost (specifično zgorevalno toploto) dovedenega goriva. Po sistemu “SI” se ta meri v J/kg za utekočinjen plin ali v J/m³ za zemeljski plin.

Gazgolderji (posode za shranjevanje utekočinjenega plina) se označujejo v litrih. Da bi ugotovili, koliko goriva v kilogramih gre vanje, lahko uporabite razmerje 0,54 kg / 1 l.

Obstajata dve vrednosti tega kazalnika – nižja kurilna vrednost (H_l) in višja (H_h). Odvisna je od vlažnosti in temperature goriva. Pri izračunu se uporablja kazalnik H_l – tega je potrebno izvedeti pri dobavitelju plina.

Če teh informacij ni, lahko pri izračunih uporabite naslednje vrednosti:

• za zemeljski plin H_l = 33,5 MJ / m³;
• za utekočinjeni plin H_l = 45,2 MJ / kg.

Ob upoštevanju, da je 1 MJ = 278 Wh, dobimo naslednje vrednosti kurilne vrednosti:

• za zemeljski plin H_l = 9,3 kWh / m³;
• za utekočinjeni plin H_l = 12,6 kWh / kg.

Prostornino porabljenega plina v določenem časovnem obdobju V (m³ ali kg) lahko izračunamo po naslednji formuli:

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

• Q – toplotne izgube stavbe (kW);
• E – trajanje ogrevalnega obdobja (h);
• H_l – minimalna kurilna vrednost plina (kWh / m³);
• K – izkoristek kotla.

Za utekočinjeni plin je dimenzija H_l enaka kWh / kg.

Primer izračuna porabe plina

Za primer vzemimo tipično montažno leseno dvonadstropno hišo. Regija – Altajsko ozemlje, mesto Barnaul.

Dimenzije hiše so 10 x 8,5 m. Kot naklona dvokapne strehe je 30°. Ta projekt odlikuje topla mansarda, relativno velika zastekljena površina, odsotnost kleti in štrlečih delov hiše.

1. korak. Izračunajmo osnovne parametre hiše za izračun toplotnih izgub:

• Tla. V primeru odsotnosti prezračevane kleti lahko izgube skozi tla in temelje zanemarimo.
• Okna. Dvokomorna zasteklitev “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R_o = 0,75. Površina zasteklitve S_o = 40 m².
• Stene. Površina vzdolžne (stranske) stene je 10 * 3,5 = 35 m². Površina prečne (fasadne) stene je 8,5 * 3,5 + 8,5² * tg(30) / 4 = 40 m². Tako je skupna površina oboda stavbe 150 m², ob upoštevanju zasteklitve pa je iskana vrednost S_s = 150 – 40 = 110 m².
• Stene. Glavna toplotnoizolacijska materiala sta lepljeni les, debeline 200 mm (R_b = 1,27) in bazaltna izolacija, debeline 150 mm (R_u = 3,95). Skupni toplotni upor stene R_s = R_b + R_u = 5,22.
• Streha. Izolacija v celoti sledi obliki strehe. Površina strehe brez napuščev S_k = 10 * 8,5 / cos (30) = 98 m².
• Streha. Glavna toplotnoizolacijska materiala sta obloga, debeline 12,5 mm (R_v = 0,07) in bazaltna izolacija, debeline 200 mm (R_u = 5,27). Skupni toplotni upor strehe R_k = R_v + R_u = 5,34.
• Prezračevanje. Naj bo pretok zraka izračunan ne glede na površino hiše, ampak ob upoštevanju zahtev, da se zagotovi vrednost vsaj 30 m³ na osebo na uro. Ker v hiši stalno živijo 4 osebe, je L = 30 * 4 = 120 m³ / h.

Korak 2. Izračunajmo potrebno moč kotla. Če je oprema že kupljena, lahko ta korak preskočite.

Za naše izračune moramo poznati samo dva parametra plinskega kotla: izkoristek in nazivno moč. Ta morata biti navedena v tehničnem listu naprave.

Temperatura najhladnejšega petdnevnega obdobja je “–41 °С”. Udobno temperaturo vzemimo za “+24 °С”. Tako bo povprečna temperaturna razlika v tem obdobju znašala dT = 65 °С.

Izračunajmo toplotne izgube:

• skozi okna: Q_o = S_o * dT / R_o = 40 * 65 / 0.75 = 3467 W;
• skozi stene: Q_s = S_s * dT / R_s = 110 * 65 / 5.22 = 1370 W;
• skozi streho: Q_k = S_k * dT / R_k = 98 * 65 / 5.34 = 1199 W;
• zaradi prezračevanja: Q_v = L * q * c * dT = 120 * 1.3 * 0.28 * 65 = 2839 W.

Skupne toplotne izgube celotne hiše v obdobju hladnega petdnevja bodo:

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

Tako lahko za to modelno hišo izberemo plinski kotel s parametrom največje toplotne moči, ki je enak 10–12 kW. Če se plin uporablja tudi za oskrbo s toplo vodo, bo treba vzeti zmogljivejšo napravo.

Korak 3. Izračunajmo trajanje ogrevalnega obdobja in povprečne toplotne izgube.

Pod hladnim letnim časom, ko je ogrevanje potrebno, razumemo sezono s povprečnimi dnevnimi temperaturami pod 8–10 °C. Zato lahko za izračune vzamemo stolpce št. 11–12 ali stolpce št. 13–14 tabele 1 SNiP 23-01-99.

Ta izbira je prepuščena lastnikom hiše. Pri tem ne bo bistvene razlike v letni porabi goriva. V našem primeru se bomo ustavili pri obdobju s temperaturo pod “+10 °С”. Trajanje tega obdobja je 235 dni ali E = 5640 ur.

Pri centraliziranem ogrevanju poteka vklop in izklop dovajanja toplotnega nosilca v skladu z uveljavljenimi normativi. Ena od prednosti zasebne hiše je zagon načina ogrevanja po želji stanovalcev.

Toplotne izgube hiše za povprečno temperaturo v tem obdobju izračunamo enako kot v koraku 2, le da je parameter dT = 24 – (– 6.7) = 30.7 °C. Po opravljenih izračunih dobimo Q = 4192 W.

Korak 4. Izračunajmo volumen porabljenega plina.

Naj bo izkoristek kotla K = 0,92. Potem bo količina porabljenega plina (pri povprečnih vrednostih minimalne kurilne vrednosti plinske mešanice) v hladnem obdobju znašala:

• za zemeljski plin: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (9300 * 0,92) = 2763 m³;
• za utekočinjen plin: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (12600 * 0,92) = 2040 kg.

Ob poznavanju cen plina je mogoče izračunati tudi finančne stroške ogrevanja.

Zaključki in koristen video na to temo

Zmanjšanje porabe plina z odpravo napak, povezanih z izolacijo hiše. Realen primer:

Poraba plina pri znani toplotni moči:

Vse izračune toplotnih izgub je mogoče opraviti samostojno le, kadar so znane toplotnoizolacijske lastnosti materialov, iz katerih je zgrajena hiša. Če je stavba stara, jo je treba najprej preveriti glede zmrzovanja in odpraviti ugotovljene težave.

Po tem je mogoče po formulah, predstavljenih v članku, izvesti izračun porabe plina z visoko natančnostjo.

Prosimo, pustite komentarje v spodnjem bloku za povratne informacije. Objavite fotografije na temo članka, postavite vprašanja o zanimivih točkah. Delite koristne informacije, ki bi lahko prišle prav obiskovalcem naše spletne strani.