Gasförbrukning för uppvärmning av ett hus på 200 m²: fastställande av kostnader vid användning av huvud- och flaskbränsle
Ägare av medelstora och stora stugor måste planera för kostnaden för att underhålla sina bostäder.Därför uppstår ofta uppgiften att beräkna gasförbrukningen för uppvärmning av ett hus på 200 m2 eller större yta. Den ursprungliga arkitekturen tillåter vanligtvis inte att använda metoden för analogier och hitta färdiga beräkningar.
Det finns dock ingen anledning att betala pengar för att lösa detta problem. Du kan göra alla beräkningar själv. Detta kommer att kräva kunskap om vissa regelverk, samt förståelse för fysik och geometri på skolnivå.
Vi hjälper dig förstå denna akuta fråga för hemekonomen. Vi kommer att berätta vilka formler som används för att göra beräkningar, vilka egenskaper du behöver veta för att få resultatet. Artikeln vi presenterade ger exempel på grundval av vilka det blir lättare att göra dina egna beräkningar.
Innehållet i artikeln:
Att hitta mängden energiförlust
För att bestämma mängden energi som ett hus förlorar är det nödvändigt att känna till områdets klimategenskaper, värmeledningsförmågan hos material och ventilationsstandarder. Och för att beräkna den erforderliga volymen gas räcker det att känna till dess värmevärde. Det viktigaste i detta arbete är uppmärksamhet på detaljer.
Uppvärmning av en byggnad måste kompensera för värmeförluster som uppstår av två huvudorsaker: värmeläckage runt husets omkrets och inflödet av kall luft genom ventilationssystemet.Båda dessa processer beskrivs med matematiska formler, som du kan använda för att utföra dina egna beräkningar.
Värmeledningsförmåga och värmebeständighet hos materialet
Alla material kan leda värme. Intensiteten av dess överföring uttrycks genom värmeledningskoefficienten λ (W/(m × °C)). Ju lägre den är, desto bättre är strukturen skyddad från frysning på vintern.
Byggnader kan dock staplas eller isoleras med material av varierande tjocklek. Därför används värmeöverföringskoefficienten i praktiska beräkningar:
R (m2 × °C/W)
Det är relaterat till värmeledningsförmåga med följande formel:
R = h/λ,
Var h – materialtjocklek (m).
Exempel. Låt oss bestämma motståndskoefficienten mot värmeöverföring av lättbetongblock av klass D700 av olika bredder vid λ = 0.16:
- bredd 300 mm: R = 0.3 / 0.16 = 1.88;
- bredd 400 mm: R = 0.4 / 0.16 = 2.50.
För isoleringsmaterial och fönsterblock kan både värmeledningskoefficienten och värmeöverföringsmotståndskoefficienten anges.
Om den omslutande strukturen består av flera material, summeras koefficienterna för dess individuella lager när värmeöverföringskoefficienten för hela "pajen" bestäms.
Exempel. Muren är byggd av lättbetongblock (λb = 0,16), tjocklek 300 mm. Den är isolerad på utsidan extruderat polystyrenskum (λsid = 0,03) 50 mm tjock, och insidan är fodrad med klaff (λv = 0,18), 20 mm tjock.
Nu kan du beräkna den totala värmeöverföringsmotståndskoefficienten:
R = 0.3 / 0.16 + 0.05 / 0.03 + 0.02 / 0.18 = 1.88 + 1.66 + 0.11 = 3.65.
Bidraget från skikt som är obetydliga när det gäller parametern "värmebesparing" kan försummas.
Beräkning av värmeförlust genom byggnadsskal
Värmeförlust F (W) över en homogen yta kan beräknas enligt följande:
Q = S × dT/R,
Var:
- S – område av den yta som övervägs (m2);
- dT – temperaturskillnad mellan luften i och utanför rummet (°C);
- R – motståndskoefficient mot värmeöverföring av ytan (m2 * °C/W).
För att bestämma den totala indikatorn för alla värmeförluster, utför följande steg:
- välj områden som är homogena i termer av värmeöverföringsmotståndskoefficient;
- beräkna deras områden;
- bestämma termiska motståndsindikatorer;
- beräkna värmeförlusten för varje sektion;
- sammanfatta de erhållna värdena.
Exempel. Hörnrum 3 × 4 meter på övervåningen med kall vindsplats. Den slutliga takhöjden är 2,7 meter. Det finns 2 fönster, som mäter 1 × 1,5 m.
Låt oss hitta värmeförlusten genom omkretsen vid en lufttemperatur inuti "+25 ° С", och utanför - "–15 ° С":
- Låt oss välja områden som är homogena när det gäller motståndskoefficient: tak, vägg, fönster.
- Takyta SP = 3 × 4 = 12 m2. Fönsteryta SO = 2 × (1 × 1,5) = 3 m2. Väggområde SMed = (3 + 4) × 2.7 – SO = 29,4 m2.
- Takets termiska motståndskoefficient består av taket (skiva 0,025 m tjock), isolering (mineralullsplattor 0,10 m tjocka) och trägolvet på vinden (trä och plywood med en total tjocklek på 0,05 m): RP = 0,025 / 0,18 + 0,1 / 0,037 + 0,05 / 0,18 = 3,12. För fönster tas värdet från passet för ett dubbelglasfönster: RO = 0,50. För en vägg byggd som i föregående exempel: RMed = 3.65.
- FP = 12 × 40 / 3,12 = 154 W. FO = 3 × 40 / 0,50 = 240 W. FMed = 29,4 × 40 / 3,65 = 322 W.
- Allmän värmeförlust av modellrummet genom byggnadsskalet F = FP + FO + FMed = 716 W.
Beräkning med ovanstående formler ger en bra uppskattning, förutsatt att materialet uppfyller de deklarerade värmeledningsförmågan och att det inte finns några fel som kan göras under konstruktionen. Problemet kan också vara materialens åldrande och husets struktur som helhet.
Typisk vägg- och takgeometri
Vid bestämning av värmeförlust är det vanligt att ta de linjära parametrarna (längd och höjd) för en struktur internt snarare än externt. Det vill säga, när man beräknar värmeöverföring genom ett material, beaktas kontaktytan av varm snarare än kall luft.
Således, till exempel, med husdimensioner på 8 × 10 meter och en väggtjocklek på 0,3 meter, den inre omkretsen Pint = (9,4 + 7,4) × 2 = 33,6 m, och den yttre Pextern = (8 + 10) × 2 = 36 m.
Mellangolvstaket har vanligtvis en tjocklek på 0,20 till 0,30 m. Därför kommer höjden på de två våningarna från golvet på den första till taket på den andra från utsidan att vara lika stor Hextern = 2,7 + 0,2 + 2,7 = 5,6 m. Om du bara lägger till den slutliga höjden får du ett mindre värde: Hint = 2,7 + 2,7 = 5,4 m. Interfloor-taket, till skillnad från väggarna, har inte funktionen av isolering, så för beräkningar måste du ta Hextern.
För tvåvåningshus med dimensioner på ca 200 m2 skillnaden mellan väggarnas yta inuti och utanför är från 6 till 9%. På samma sätt tar de inre måtten hänsyn till de geometriska parametrarna för taket och taket.
Att beräkna väggytan för stugor med enkel geometri är elementärt, eftersom fragmenten består av rektangulära sektioner och gavlar av vinds- och vindutrymmen.
Vid beräkning av värmeförlust genom ett tak räcker det i de flesta fall att tillämpa formler för att hitta områdena i en triangel, rektangel och trapets.
Arean av det lagda taket kan inte beaktas vid bestämning av värmeförlust, eftersom det också går till överhängen, som inte beaktas i formeln. Dessutom placeras ofta materialet (till exempel takpapp eller profilerad galvaniserad plåt) med en lätt överlappning.
Fönstrens rektangulära geometri ger inte heller problem i beräkningarna. Om de dubbelglasade fönstren har en komplex form, kan deras yta inte beräknas, men kan hittas från produktpasset.
Värmeförlust genom golv och grund
Beräkning av värmeförlust i marken genom golvet i undervåningen, samt genom väggarna och golvet i källaren, beräknas enligt reglerna som föreskrivs i bilaga "E" till SP 50.13330.2012. Faktum är att hastigheten för värmeutbredning i marken är mycket lägre än i atmosfären, så jordar kan också villkorligt klassificeras som isoleringsmaterial.
Men eftersom de tenderar att frysa är golvytan uppdelad i 4 zoner. Bredden på de tre första är 2 meter, och den fjärde inkluderar den återstående delen.
För varje zon bestäms värmeöverföringskoefficienten som adderas av jorden:
- zon 1: R1 = 2.1;
- zon 2: R2 = 4.3;
- zon 3: R3 = 8.6;
- zon 4: R4 = 14.2.
Om golven är isolerade, sedan för att bestämma den övergripande koefficienten för termiskt motstånd, läggs isolerings- och jordindikatorerna till.
Exempel. Låt ett hus med yttermått på 10 × 8 m och en väggtjocklek på 0,3 meter ha en källare med ett djup på 2,7 meter. Dess tak ligger på marknivå. Det är nödvändigt att beräkna värmeförlusten i marken vid en inre lufttemperatur på "+25 °C" och en extern lufttemperatur på "-15 °C".
Låt väggarna vara gjorda av FBS-block, 40 cm tjocka (λf = 1,69). Insidan är fodrad med brädor 4 cm tjocka (λd = 0,18). Källargolvet är fyllt med expanderad lerbetong, 12 cm tjock (λTill = 0,70). Då är den termiska motståndskoefficienten för sockelväggarna: RMed = 0,4 / 1,69 + 0,04 / 0,18 = 0,46 och golvet RP = 0.12 / 0.70 = 0.17.
Husets innermått blir 9,4 × 7,4 meter.
Låt oss beräkna ytorna och värmeöverföringskoefficienterna per zon:
- Zon 1 går bara längs väggen. Den har en omkrets på 33,6 m och en höjd på 2 m. Därför S1 = 33.6 × 2 = 67.2. Rz1 = RMed + R1 = 0.46 + 2.1 = 2.56.
- Zon 2 längs väggen. Den har en omkrets på 33,6 m och en höjd på 0,7 m. Därför S2c = 33.6 × 0.7 = 23.52. Rz2s = RMed + R2 = 0.46 + 4.3 = 4.76.
- Zon 2 efter våning. S2p = 9.4 × 7.4 – 6.8 × 4.8 = 36.92. Rz2p = RP + R2 = 0.17 + 4.3 = 4.47.
- Zon 3 går bara på golvet. S3 = 6.8 × 4.8 – 2.8 × 0.8 = 30.4. Rz3 = RP + R3 = 0.17 + 8.6 = 8.77.
- Zon 4 går bara på golvet. S4 = 2.8 × 0.8 = 2.24. Rz4 = RP + R4 = 0.17 + 14.2 = 14.37.
Värmeförlust från källaren Q = (S1 / Rz1 + S2c / Rz2s + S2p / Rz2p + S3 / Rz3 + S4 / Rz4) × dT = (26,25 + 4,94 + 8,26 + 3,47 + 0,16) × 40 = 1723 W.
Redovisning av ouppvärmda lokaler
Ofta, vid beräkning av värmeförlust, uppstår en situation då huset har ett ouppvärmt men isolerat rum. I detta fall sker energiöverföringen i två steg. Låt oss överväga denna situation med exemplet på en vind.
Huvudproblemet är att golvytan mellan vinden och övervåningen skiljer sig från taket och gavlarna. I detta fall är det nödvändigt att använda värmeöverföringsbalansen F1 = F2.
Det kan också skrivas på följande sätt:
K1 ×(T1 – T#) = K2 ×(T# – T2),
Var:
- K1 = S1 / R1 + … + Sn / Rn för täckning mellan den varma delen av huset och det kalla rummet;
- K2 = S1 / R1 + … + Sn / Rn för överbryggning mellan ett kylrum och gatan.
Från jämlikheten av värmeöverföring finner vi den temperatur som kommer att etableras i ett kallt rum vid kända värden i huset och utanför. T# = (K1 × T1 + K2 × T2) / (K1 + K2). Efter detta ersätter vi värdet i formeln och hittar värmeförlusten.
Exempel. Låt husets inre storlek vara 8 x 10 meter. Takvinkel – 30°. Lufttemperaturen inomhus är "+25 °C" och utomhus - "-15 °C".
Vi beräknar takets termiska motståndskoefficient som i exemplet i avsnittet för beräkning av värmeförlust genom byggnadsskal: RP = 3,65. Överlappningsytan är 80 m2, Det är därför K1 = 80 / 3.65 = 21.92.
Takyta S1 = (10 × 8) / cos(30) = 92,38. Vi beräknar den termiska motståndskoefficienten, med hänsyn till träets tjocklek (mantel och efterbehandling - 50 mm) och mineralull (10 cm): R1 = 2.98.
Fönsteryta för gavel S2 = 1,5.För ett vanligt tvåkammar tvåglasfönster, termiskt motstånd R2 = 0,4. Beräkna området på frontonet med formeln: S3 = 82 × tg(30) / 4 – S2 = 7,74. Värmeöverföringsmotståndskoefficienten är densamma som för taket: R3 = 2.98.
Låt oss beräkna koefficienten för taket (inte att glömma att antalet gavlar är två):
K2 = S1 / R1 + 2 × (S2 / R2 + S3 / R3) = 92.38 / 2.98 + 2 × (1.5 / 0.4 + 7.74 / 2.98) = 43.69.
Låt oss beräkna lufttemperaturen på vinden:
T# = (21,92 × 25 + 43,69 × (–15)) / (21,92 + 43,69) = –1,64 °C.
Låt oss ersätta det erhållna värdet i någon av formlerna för att beräkna värmeförlust (förutsatt att de är lika i balans) och få det önskade resultatet:
F1 = K1 × (T1 – T#) = 21,92 × (25 – (–1,64)) = 584 W.
Kylning genom ventilation
Ett ventilationssystem installeras för att upprätthålla ett normalt mikroklimat i huset. Detta leder till att kall luft strömmar in i rummet, vilket också måste beaktas vid beräkning av värmeförlust.
Krav på ventilationsvolym finns specificerade i flera myndighetsdokument. När du utformar stugans internsystem måste du först och främst ta hänsyn till kraven i §7 SNiP 41-01-2003 och §4 SanPiN 2.1.2.2645-10.
Eftersom den allmänt accepterade måttenheten för värmeförlust är watt, luftens värmekapacitet c (kJ / kg × °C) måste reduceras till måttet "B × h / kg × °C". För luft vid havsnivå kan vi ta värdet c = 0,28 W × h / kg × ° C.
Eftersom ventilationsvolymen mäts i kubikmeter per timme är det också nödvändigt att känna till luftdensiteten q (kg/m3). Vid normalt atmosfärstryck och medelfuktighet kan detta värde tas som q = 1,30 kg/m3.
Energiförbrukning för att kompensera för värmeförlust på grund av ventilation kan beräknas med följande formel:
Q = L × q × c × dT = 0,364 × L × dT,
Var:
- L – luftflöde (m3 /h);
- dT – temperaturskillnad mellan rum och inkommande luft (°C).
Om kall luft kommer in direkt i huset, då:
dT = T1 – T2,
Var:
- T1 – inomhustemperatur;
- T2 - utetemperatur.
Men för stora föremål ventilationssystemet vanligtvis integrera en recuperator (värmeväxlare). Det låter dig avsevärt spara energiresurser, eftersom partiell uppvärmning av den inkommande luften uppstår på grund av temperaturen på utloppsflödet.
Effektiviteten hos sådana anordningar mäts i deras effektivitet k (%). I det här fallet kommer den tidigare formeln att ha formen:
dT = (T1 – T2) × (1 – k / 100).
Beräkning av gasförbrukning
Menande total värmeförlust, du kan helt enkelt beräkna den nödvändiga förbrukningen av naturgas eller flytande gas för att värma ett hus med en yta på 200 m2.
Mängden energi som frigörs, förutom volymen bränsle, påverkas av dess värmevärde. För gas beror denna indikator på fuktigheten och den kemiska sammansättningen av den medföljande blandningen. Det finns högre (Hh) och lägre (Hl) värmevärde.
För att beräkna volymen bränsle som garanterat räcker för uppvärmning, ersätts värdet av det lägre värmevärdet, som kan erhållas från gasleverantören, i formeln. Standardenheten för att mäta värmevärde är "mJ/m"3" eller "mJ/kg". Men eftersom måttenheterna för både panneffekt och värmeförlust fungerar med watt, inte joule, är det nödvändigt att utföra en omvandling, med hänsyn till att 1 mJ = 278 W × h.
Om värdet på blandningens lägre värmevärde är okänt, är det tillåtet att ta följande medelvärde:
- för naturgas Hl = 9,3 kW × h/m3;
- för flytande gas Hl = 12,6 kW × h/kg.
En annan indikator som krävs för beräkningar är pannans effektivitet K. Det brukar mätas i procent. Den slutliga formeln för gasförbrukning över en tidsperiod E (h) har följande form:
V = Q × E / (Hl × K / 100).
Perioden då centralvärme är påslagen i hus bestäms av den genomsnittliga dygnslufttemperaturen.
Om det under de senaste fem dagarna inte överstiger "+ 8 °C", måste värmetillförseln till huset säkerställas enligt dekret från Ryska federationens regering nr 307 av den 13 maj 2006. För privata hus med autonom uppvärmning används dessa siffror även vid beräkning av bränsleförbrukning.
Exakta data om antalet dagar med en temperatur som inte är högre än "+ 8 ° C" för området där stugan byggdes finns i den lokala grenen av Hydrometeorological Center.
Om huset ligger nära ett stort befolkat område är det lättare att använda bordet. 1. SNiP 23-01-99 (kolumn nr 11). Genom att multiplicera detta värde med 24 (timmar per dag) får vi parametern E från gasflödesberäkningsekvationen.
Om volymen av luftinflöde och temperaturen inne i lokalerna är konstanta (eller med mindre fluktuationer), kommer värmeförlusten både genom byggnadsskalet och på grund av ventilation av lokalerna att vara direkt proportionell mot uteluftens temperatur.
Därför för parametern T2 i ekvationerna för beräkning av värmeförlust kan du ta värdet från kolumn nr 12 i tabellen. 1. SNiP 23-01-99.
Exempel på stuga på 200 m2
Låt oss beräkna gasförbrukningen för en stuga nära Rostov-on-Don. Uppvärmningsperiodens varaktighet: E = 171 × 24 = 4104 timmar Genomsnittlig utomhustemperatur T2 = – 0,6 °С. Önskad temperatur i huset: T1 = 24°C.
Steg 1. Låt oss beräkna värmeförlusten genom omkretsen utan att ta hänsyn till garaget.
För att göra detta väljer vi homogena områden:
- Fönster. Det finns totalt 9 fönster som mäter 1,6 × 1,8 m, ett fönster som mäter 1,0 × 1,8 m och 2,5 runda fönster som mäter 0,38 m2 varje. Total fönsteryta: Sfönster = 28,60 m2. Enligt produktpasset Rfönster = 0,55. Sedan Ffönster = 1279 W.
- Dörrar. Det finns 2 isolerade dörrar som mäter 0,9 x 2,0 m. Deras yta är: Sdörrar = 3,6 m2. Enligt produktpasset Rdörrar = 1,45. Sedan Fdörrar = 61 W.
- Tom vägg. Sektion "ABVGD": 36,1 × 4,8 = 173,28 m2. Avsnitt "JA": 8,7 × 1,5 = 13,05 m2. Sektion "DEZH": 18,06 m2. Takgavelarea: 8,7 × 5,4 / 2 = 23,49. Total yta av den tomma väggen: Svägg = 251.37 – Sfönster – Sdörrar = 219,17 m2. Väggarna är gjorda av 40 cm tjock lättbetong och ihåliga fasadtegel. Rväggar = 2,50 + 0,63 = 3,13. Sedan Fväggar = 1723 W.
Total värmeförlust genom omkretsen:
Fperim = Ffönster + Fdörrar + Fväggar = 3063 W.
Steg 2. Låt oss beräkna värmeförlusten genom taket.
Isoleringen är massiv svarv (35 mm), mineralull (10 cm) och foder (15 mm). Rtak = 2,98. Takyta ovanför huvudbyggnaden: 2 × 10 × 5,55 = 111 m2, och ovanför pannrummet: 2,7 × 4,47 = 12,07 m2. Total Stak = 123,07 m2. Sedan Ftak = 1016 W.
Steg 3. Låt oss beräkna värmeförlusten genom golvet.
Motstånd mot värmeöverföring tillhandahålls av grova golvbrädor och plywood under laminatet (5 cm totalt), samt basaltisolering (5 cm). Rkön = 1,72. Då blir värmeförlusten genom golvet lika med:
Fgolv = (S1 / (Rgolv + 2.1) + S2 / (Rgolv + 4.3) + S3 / (Rgolv + 2.1)) × dT = 546 W.
Steg 4. Låt oss beräkna värmeförlusten genom ett kallgarage. Dess golv är inte isolerat.
Värme tränger in från ett uppvärmt hus på två sätt:
- Genom en bärande vägg. S1 = 28.71, R1 = 3.13.
- Genom tegelväggen med pannrummet. S2 = 11.31, R2 = 0.89.
Vi får K1 = S1 / R1 + S2 / R2 = 21.88.
Värme kommer ut från garaget till utsidan enligt följande:
- Genom fönstret. S1 = 0.38, R1 = 0.55.
- Genom porten. S2 = 6.25, R2 = 1.05.
- Genom väggen. S3 = 19.68, R3 = 3.13.
- Genom taket. S4 = 23.89, R4 = 2.98.
- Genom golvet Zon 1. S5 = 17.50, R5 = 2.1.
- Genom golvet Zon 2. S6 = 9.10, R6 = 4.3.
Vi får K2 = S1 / R1 + … + S6 / R6 = 31.40
Låt oss beräkna temperaturen i garaget, beroende på balansen mellan värmeöverföring: T# = 9,2°C. Då blir värmeförlusten lika med: Fgarage = 324 W.
Steg 5. Låt oss beräkna värmeförlust på grund av ventilation.
Låt den beräknade ventilationsvolymen för en sådan stuga med 6 personer som bor i den vara lika med 440 m3/timme. Systemet har en rekuperator med en verkningsgrad på 50 %. Under dessa värmeförlustförhållanden: Fventilera = 1970 W.
Steg. 6. Låt oss bestämma den totala värmeförlusten genom att lägga ihop alla lokala värden: F = 6919 W.
Steg 7 Låt oss beräkna volymen gas som krävs för att värma ett modellhus på vintern med en panneffektivitet på 92%:
- Naturgas. V = 3319 m3.
- Flytande gas. V = 2450 kg.
Efter beräkningar kan du analysera de ekonomiska kostnaderna för uppvärmning och genomförbarheten av investeringar som syftar till att minska värmeförlusten.
Slutsatser och användbar video om ämnet
Värmeledningsförmåga och motstånd mot värmeöverföring av material. Beräkningsregler för väggar, tak och golv:
Den svåraste delen av beräkningarna för att bestämma volymen gas som krävs för uppvärmning är att hitta värmeförlusten för det uppvärmda föremålet. Här måste du först och främst noggrant överväga geometriska beräkningar.
Om de ekonomiska kostnaderna för uppvärmning verkar överdrivna, bör du tänka på ytterligare isolering av huset. Dessutom visar värmeförlustberäkningar tydligt frysningsstrukturen.
Lämna kommentarer i blocket nedan, ställ frågor om oklara eller intressanta punkter och lägg upp bilder relaterade till artikelns ämne. Dela med dig av din egen erfarenhet av att utföra beräkningar för att fastställa uppvärmningskostnaderna. Det är möjligt att dina råd kommer att vara till stor hjälp för webbplatsbesökare.