Расход газа на отопление дома: примерный расчет

Общие принципы проведения расчетов мощности отопления и потребления энергоносителей

А для чего вообще проводятся подобные расчеты?

Применение газа в качестве энергоносителя для функционирования системы отопления – выигрышно со всех сторон. Прежде всего, привлекают вполне доступные тарифы на «голубое топливо» – они не идут ни в какое сравнение с, казалось бы, более удобным и безопасным электрическом. По стоимости конкуренцию могут составить лишь доступные виды твёрдого топлива, например, если не наблюдается особых проблем с заготовкой или приобретением дров. Но по эксплуатационным издержкам – необходимости регулярного подвоза, организации правильного хранения и постоянного контроля за загрузкой котла, твердотопливное отопительное оборудование полностью проигрывает газовому, подключённому к сетевой подаче.

Одним словом, если есть возможность выбрать именно этот способ обогрева жилья, то в целесообразности установки газового котла вряд ли стоит сомневаться.

По критериям экономичности и удобства в эксплуатации реальных соперников у газового отопительного оборудования в настоящее время пока что нет

Понятно, что при выборе котла одним из ключевых критериев всегда является его тепловая мощность, то есть способность выработать определенное количество тепловой энергии. Если говорить проще, то приобретаемое оборудование по своим заложенным техническим параметрам должно обеспечить поддержание комфортных условий проживания в любых, даже самых неблагоприятно складывающихся условиях. Этот показатель чаще всего указывается в киловаттах, и, безусловно, отражается на стоимости котла, его габаритах, потреблении газа. А значит, задача при выборе такова, чтобы приобрести модель, которая в полной мере отвечала потребностям, но, в то же время, не обладала неоправданно завышенными характеристиками – это и невыгодно хозяевам, и не слишком полезно для самого оборудования.

При выборе любого отопительного оборудования очень важно найти «золотую середину» – чтобы мощности было достаточно, но одновременно – без совершенно не оправданного ее завышения

Важно правильно понимать еще один момент. Это то, что указанная паспортная мощность газового котла всегда показывает его максимальный энергетический потенциал

При правильном подходе она должна, безусловно, несколько превышать расчетные данные необходимого поступления тепла для конкретного дома. Тем самым и закладывается тот самый эксплуатационный резерв, который, возможно, когда-нибудь понадобится при самых неблагоприятных условиях, например, при экстремальных, несвойственных району проживании холодах. Например, если расчеты показывает, что для загородного дома потребность в тепловой энергии составляет, допустим, 9,2 кВт, то разумнее будет остановить свой выбор на модели с тепловой мощностью 11,6 кВт.

Будет ли эта мощность полностью востребована? – вполне возможно, что и нет. Но и запас ее не выглядит чрезмерным.

Для чего это все так подробно разъясняется? А только лишь для того, чтобы у читателя наступила ясность с одним важным моментом. Будет совершенно неправильным рассчитывать потребление газа конкретной системой отопления, отталкиваясь исключительно от паспортных характеристик оборудования. Да, как правило, в технической документации, сопровождающей отопительный агрегат, указывается расход энергоносителя в единицу времени (м³/час), но это опять же в большей мере теоретическая величина. И если пытаться получить искомый прогноз расхода простым умножением этого паспортного параметра на количество часов (и далее – дней, недель, месяцев) эксплуатации, то можно прийти к таким показателям, что станет страшно!..

Брать за основу для расчетов паспортные значения расхода газа – нецелесообразно, так как они не покажут реальной картины

Частенько в паспортах указывается диапазон расхода – обозначены границы минимального и максимального потребления. Но и это, наверное, не станет большим подспорьем в проведении расчетов реальных потребностей.

А ведь максимально приближенный к реальности расход газа знать все же весьма полезно. Это поможет, во-первых, в планировании семейного бюджета. Ну а во-вторых, обладание такой информацией должно, вольно или невольно, стимулировать рачительных хозяев к поиску резервов экономии энергоносителей – возможно, стоит предпринять определённые шаги к тому, чтобы свести потребление к возможному минимуму.

Способы уменьшения расхода

Основной причиной значимых теплопотерь, которые приводят к неэффективному расходованию выделяемой котлоагрегатом тепловой энергии, является недостаточное утепление конструктивных элементов дома. Через «мостики холода» попусту растрачивается до 40% тепла.

Через окна с некачественными рамами утекает до 35% вырабатываемого котлом тепла, через стены дома – до 25%, а через крышу и входные двери – до 15%

Чтобы каждый раз не тратить деньги впустую, отапливая улицу, лучше один раз потратиться на качественное утепление постройки. Поверьте, что расходы на нее полностью окупятся уже через 3-4 года.

Термоизоляция дома включает:

Утепление стен. Самый простой в реализации и доступный по стоимости вариант – монтаж пенополистирольных панелей. Толщину панелей выбирают, ориентируясь на климатические условия региона строительства, толщину стен постройки и типа материала, используемого при их возведении.
Утепление кровли или чердачного перекрытия. Для этих целей применяют древесные опилки, минеральную вату или плиточный пенополистирол. Выпускаемый в форме плит теплоизоляционный материал монтируют по внутренним стенкам чердачного пространства или размещают его между балками перекрытия.
Утепление полов. В хорошей теплоизоляции нуждаются не только бетонные, но и деревянные конструкции. Для формирования термоизолирующей прослойки задействуют насыпные и плитные материалы типа керамзита и пенополистирола.
Замена окон. Самым надежным щитом, не допускающим проникновение холода внутрь прогретых комнат, выступят ПВХ окна с качественными стеклопакетами. Их изготавливают под конкретное окно. Благодаря этому они герметично закрывают оконный проем, надежно защищая домочадцев не только от «утечки» тепла, но и проникновения уличного шума.

Грамотное устройство теплоизоляции позволяет свести потери тепла к минимальным значениям.

Помимо качественного утепления для повышения эффективности тепловой отдачи специалисты рекомендуют применять и другие не менее действенные меры

К числу дополнительных мер, позволяющих повысить эффективность тепловой отдачи, специалисты относят:

Оборудование радиаторов термостатическими приборами. Термоголовки будут поддерживать в комнатах необходимую комфортную температуру.
В дополнение к радиаторам устанавливать конвекторы с функцией направленной циркуляции. Они в зоне проемов будут создавать тепловые завесы из подогреваемого воздуха.
Подключение оборудования, позволяющего программировать оптимальные режимы отопления. Установка хронометрических термостатов эффективна при наличии в доме пустующих по несколько дней комнат, которые нет смысла интенсивно обогревать.

Затраты на приобретение и установку автоматизации с лихвой окупятся уже в течение первого отопительного сезона.

И напоследок стоит пересмотреть, не слишком ли загружена система. Не исключено, что она вырабатывает избыточное тепло. И вполне вероятно, что без ущерба комфорта домочадцев можно снизить температуру в помещениях на пару градусов.

На первый взгляд – мелочь. Но, рассматривая ситуацию в масштабах хотя бы одного месяца, а тем более отопительного сезона, такое решение способно благоприятно сказаться на кошельке.

Выбор топлива

При
проектировании промышленного предприятия
выбор топлива для тепловых агрегатов
производят на основе технико-экономических
расчетов.

Твердое
топливо обычно используют для отопления
печей как дешевое местное топливо и
только при условии, что обрабатываемый
материал (например, цементный клинкер)
допускает загрязнение негорючей золой.

Жидкое
топливо обладает наиболее высокой
теплотворной способностью по сравнению
с другими видами, оно – самое дорогое
и рассматривается в настоящее время
как вспомогательное (резервное) топливо.

Природный
газ различных месторождений сочетает
высокую теплотворную способность с
умеренной ценой и отсутствием золы. Его
применение целесообразно в любых
тепловых агрегатах. Однако газ дает
прозрачное пламя, которое излучает
тепло менее интенсивно, чем пламя от
сжигания угольной пыли или мазута.

Расход сжиженной пропан-бутановой смеси

Далеко не все владельцы загородных домов имеют возможность подключиться к централизованной газопроводной магистрали. Тогда выходят из ситуации, используя сжиженный газ. Его хранят в установленных в котлованы газгольдерах, а пополняют, пользуясь услугами сертифицированных фирм, осуществляющих поставку топлива.

Применяемый для бытовых целей сжиженный газ хранят в герметичных емкостях и резервуарах – пропан-бутановых баллонах, объемом в 50 литров, или газгольдерах

В случае если для обогрева загородного дома применяют сжиженный газ, формула расчета за основу берется та же. Единственное – необходимо учитывать, что баллонный газ представляет собой смесь марки G30. Кроме того, топливо находится в агрегатном состоянии. А потому его расход считают в литрах или килограммах.

Формула расчета потребления горючей смеси

Оценить объемы затрат сжиженной пропан-бутановой смеси поможет несложный расчет. Исходные данные постройки те же: коттедж площадью в 100 квадратов, а КПД установленного котла – 95%.

При расчете следует учитывать, что пятидесятилитровые пропан-бутановые баллоны с целью безопасности заполняют не более чем на 85%, что составляет порядка 42,5 литров

При выполнении расчета ориентируются на две значимые физические характеристики сжиженной смеси:

плотность баллонного газа составляет 0,524 кг/л.;
выделяемое при сгорании одного килограмма такой смеси тепло равно величине 45,2 МДж/кг.

Для облегчения расчетов значения выделяемой теплоты, измеряемой в килограммах, преобразуют в другую единицу измерения – литры: 45,2 х 0,524 = 23,68 МДж/л.

После чего джоули преобразуют в киловатты: 23,68/3,6 = 6,58 кВт/л. Для получения корректных расчетов за основу берут все те же 50% от рекомендованной мощности агрегата, что составляет 5 кВт.

Полученные значения подставляют в формулу: V = 5/(6,58 х 0,95). Получается, что расход топливной смеси марки G 30 составляет 0,8 л/ч.

Пример подсчета расхода сжиженного газа

Зная, что за один час эксплуатации котлогенератора, в среднем затрачивается 0,8 литра топлива, нетрудно будет подсчитать, что одного стандартного баллона с заправкой объемом в 42 литра хватит ориентировочно на 52 часа. Это составляет чуть больше, чем двое суток.

На весь отопительный период показатели расхода горючей смеси будут составлять:

На сутки 0,8 х 24 = 19,2 литра;
На месяц 19,2 х 30 = 576 литров;
На отопительный сезон длительностью в 7 месяцев 576 х 7 = 4032 литра.

На отопление коттеджа площадью в 100 квадратов потребуется: 576/42,5 = 13 или 14 баллонов. На весь семимесячный отопительный сезон понадобится 4032/42,5 = от 95 до 100 баллонов.

Чтобы точно просчитать количество пропан-бутановых баллонов, необходимых для обогрева коттеджа в течение месяца, нужно потребляемый месячный объем в 576 литров разделить на вместительность одного такого баллона

Большой объем топлива с учетом транспортных затрат и создания условий для его складирования обойдется не дешево. Но все же в сравнении с тем же электрическим обогревом такое решение вопроса все равно будет более экономичным, а потому предпочтительным.

Методика расчета для природного газа

Примерный расход газа на отопление считается исходя из половинной мощности установленного котла. Все дело в том, что при определении мощности газового котла закладывается самая низкая температура. Это и понятно — даже когда на улице очень холодно, в доме должно быть тепло.

Посчитать расход газа на отопление можно самостоятельно

Но считать расход газа на отопление по этой максимальной цифре совсем неверно — ведь в основном температура значительно выше, а значит, топлива сжигается намного меньше. Потому и принято считать средний расход топлива на отопление — порядка 50% от теплопотерь или мощности котла.

Считаем расход газа по теплопотерям

Если котла еще нет, и вы оцениваете стоимость отопления разными способами, считать можно от общих теплопотерь здания. Они, скорее всего, вам известны. Методика тут такая: берут 50% от общих теплопотерь, добавляют 10% на обеспечение ГВС и 10% на отток тепла при вентиляции. В результате получим средний расход в киловаттах в час.

Далее можно узнать расход топлива в сутки (умножить на 24 часа), в месяц (на 30 дней), при желании — за весь отопительный сезон (умножить на количество месяцев, на протяжении которых работает отопление). Все эти цифры можно перевести в кубометры (зная удельную теплоту сгорания газа), а потом перемножить кубометры на цену газа и, таким образом, узнать затраты на отопление.

Наименование толпива	Единица измерения	Удельная теплота сгорания в кКал	Удельная теплота сгорания в кВт	Удельная теплота сгорания в МДж
Природный газ	1 м 3	8000 кКал	9,2 кВт	33,5 МДж
Сжиженный газ	1 кг	10800 кКал	12,5 кВт	45,2 МДж
Уголь каменный (W=10%)	1 кг	6450 кКал	7,5 кВт	27 МДж
Пеллета древесная	1 кг	4100 кКал	4,7 кВт	17,17 МДж
Высушенная древесина (W=20%)	1 кг	3400 кКал	3,9 кВт	14,24 МДж

Пример расчета по теплопотерям

Пусть теплопотери дома составляют 16 кВт/час. Начинаем считать:

средняя потребность в тепле в час — 8 кВт/ч + 1,6 кВт/ч + 1,6 кВт/ч = 11,2 кВт/ч;
в день — 11,2 кВт * 24 часа = 268,8 кВт;
в месяц — 268,8 кВт * 30 дней = 8064 кВт.

Переводим в кубометры. Если использовать будем природный газ, делим расход газа на отопление в час: 11,2 кВт/ч / 9,3 кВт = 1,2 м3/ч. В расчетах цифра 9,3 кВт — это удельная теплоемкость сгорания природного газа (есть в таблице).

Так как котел имеет не 100% КПД, а 88-92%, придется внести еще поправки на это — добавить порядка 10% от полученной цифры. Итого получаем расход газа на отопление в час — 1,32 кубометра в час. Далее можно рассчитать:

расход в день: 1,32 м3 * 24 часа = 28,8 м3/день
потребность в месяц:28,8 м3/день * 30 дней = 864 м3/мес.

Средний расход за отопительный сезон зависит от его длительности — умножаем на количество месяцев, пока длится отопительный сезон.

Этот расчет — приблизительный. В какой-то месяц потребление газа будет намного меньше, в самый холодный — больше, но в среднем цифра будет примерно такой же.

Расчет по мощности котла

Расчеты будут немного проще, если имеется рассчитанная мощность котла — тут уже учтены все необходимые запасы (на ГВС и вентиляцию). Потому просто берем 50% от расчетной мощности и далее считаем расход в день, месяц, за сезон.

Например, проектная мощность котла — 24 кВт. Для расчета расхода газа на отопление берем половину: 12 к/Вт. Это и будет средняя потребность в тепле в час. Чтобы определить расход топлива в час, делим на теплотворную способность, получаем 12 кВт/час / 9,3 к/Вт = 1,3 м3. Далее все считается как в примере выше:

в день: 12 кВт/ч * 24 часа = 288 кВт в перерасчете на количество газа — 1,3 м3 * 24 = 31,2 м3
в месяц: 288 кВт * 30 дней = 8640 м3, расход в кубометрах 31,2 м3 * 30 = 936 м3.

Далее добавим 10% на неидеальность котла, получим, что для этого случая расход будет чуть больше 1000 кубометров в месяц (1029,3 куб). Как видите, в этом случае все еще проще — меньше цифр, но принцип тот же.

По квадратуре

Еще более приблизительные расчеты можно получить по квадратуре дома. Есть два способа:

Можно посчитать по СНиПовским нормам — на обогрев одного квадратного метра в Средней Полосе России в среднем требуется 80 Вт/м2 . Эту цифру можно применять, если ваш дом построен по всем требованиям и имеет хорошее утепление.
Можно прикинуть по среднестатистическим данным:
- при хорошем утеплении дома требуется 2,5-3 куб/м2;
- при среднем утеплении расход газа 4-5 куб/м2.

Каждый хозяин может оценить степень утепления своего дома, соответственно, можно прикинуть, какой расход газа будет в данном случае. Например, для дома в 100 кв. м. при среднем утеплении потребуется 400-500 кубометров газа на отопление, на дом в 150 квадратов уйдет 600-750 кубов в месяц, на отопление дома площадью 200 м2 — 800-100 кубов голубого топлива. Все это — очень приблизительно, но цифры выведены на основании многих фактических данных.

Теория расхода воздуха на сжигание газа

Процедура получения тепловой энергии напрямую влияет на длительность эксплуатации, периодичность работ по обслуживанию газоиспользующего оборудования. Следует понимать, что оптимальная газовоздушная смесь является залогом безопасности. Поговорим детальнее о расходе воздуха на сжигание газа.

Для сгорания одной молекулы метана, который является основной составляющей природного газа, требуется ровно 2 молекулы кислорода. Если перевести в понятные объемы, то для того, чтобы окислить кубический метр указанного топлива придется использовать в 2 раза больше кислорода.

Но в реальных условиях все сложней. Так как в качестве окислителя для выполнения химико-физического процесса горения применяется воздух, в составе, которого кислород, необходимый для поддержания горения, составляет всего пятую часть. А, если точно, то 20,93% — именно такое процентное соотношение принято использовать для всевозможных технических расчетов. То есть воздуха понадобится в 9,52 раза больше.

При любом техническом расчете количества газа за основу берут все 100% этого топлива. Хотя его основного вещества — метана (СН4) может быть в составе не более 75%

Узнать указанную цифру получится, выполнив 2 действия:

Деление 100/21. Эта операция позволяет выяснить, что воздуха в любом объеме в 4,76 раза больше, чем кислорода.
Умножение 4,76 на 2, что равняется 9,52 — именно во сколько раз больше понадобится израсходовать воздуха для сжигания любого объема природного газа.

Но есть одна важная оговорка: вычисленное количество воздуха необходимое для эффективного горения газа, является теоретическим расходом. А на практике его понадобится. Причина в том, что расчет проводился для идеальных условий, а в реальности почти всегда существует ряд факторов, которые вносят значительные коррективы.

К ним относятся:

состав и качество реагентов (воздуха, газа);
вид оборудования, используемого для подвода энергоносителя;
состояния оборудования;
способа подачи газа, воздуха, а также ряд других моментов.

Если нужна особая точность, то перечисленные выше особенности иногда возможно учесть. К примеру, точный состав газа получится выяснить в ближайшем представительстве службы газа. Но, когда особая точность не нужна, то полученное значение 9,52 просто умножают на, так называемый, коэффициент избытка воздуха. Значение которого обычно лежит в пределах 1,1 — 1,4.

Кислород является окислителем газа. То есть он сам не горит, но активно поддерживает этот процесс с участием указанного топлива. Но поскольку кислорода в составе воздуха не более 20,93%, то считается, что для процедуры сгорания газа его требуется почти в 5 раз больше

Когда расчет должен быть максимально точным, тогда следует количество действительно используемого воздуха разделить на его теоретический расход. Но в большинстве случаев проще использовать усредненное значение коэффициента избытка воздуха. Значение которого следует умножить на 9,52 и в результате получится узнать точное количество расходуемого воздуха, нужного для обеспечения процедуры сгорания газа.

Так если он равен:

1,1 — воздушной массы понадобится в 10,472 раза больше;
1,4 — воздуха потребуется использовать в 13,328 раз больше.

То есть для сжигания каждого кубического метра энергоносителя понадобится до 13,328 м³ воздуха.

Пересчеты составов топлива

Основой расчетов
горения топлива является его состав. В
горении участвует только часть топлива,
которая называется горючей массой.
Непосредственно на горение поступаетрабочее топливо, которое содержит
помимо горючей массы влагу, а твердое
и жидкое топливо – золу.

Состав топлива
для выполнения расчетов может быть взят
по результатам анализа или из справочника
(см. Приложение, табл. 1–3). Однако
необходимо учитывать, что для газообразных
топлив состав приводится на сухой газ
(включая негорючие компоненты), для
твердых и жидких топлив – на горючую
массу, реже на рабочее топливо.

Обычно,
зная состав горючей массы топлива и
принимая по данным анализа или по
справочнику содержание золы (Ас,
%) в сухом топливе и влаги (W р, %)
в рабочем топливе, пересчитывают все
топливо на рабочую массу.

Содержание
золы в рабочем топливе:

Ар
= Ас%.

(0)

Содержание
других элементов в рабочем топливе:

Ср
= Сг%,

(0)

где Ср– содержание
отдельной составляющей рабочей массы
топлива, % (здесь – углерод),Сг– содержание той же составляющей горючей
массы топлива, %.

Сухое газообразное
топливо пересчитывают на влажный газ,
который подлежит сжиганию. В природном
газе содержится небольшое количество
влаги, примерно 0,5÷1,5%, так как при
транспортировании газа он подвергается
очистке от примесей и большей части
влаги.

Часто
сумма процентных содержаний компонентов
сухого газообразного топлива не равна
100%. Тогда содержание каждого компонента
во влажном рабочем газе, например СН₄вл,
рассчитывают по формуле:

СН₄вл=% и т.д.,

(0)

где
– сумма концентраций компонентов сухого
топлива (без учета содержания Н₂О).

Содержание
влаги в топливе не пересчитывают.

Усредненный калькулятор расхода

Номинальный расход газа за прошедший отопительный период подсчитать не так сложно. Нужно лишь ежемесячно снимать показания счетчика. После завершения сезона суммировать месячные показания. Затем вычислить среднее арифметическое значение.

Если же нужно узнать номинальные значения на этапе проектирования дома, либо же при выборе эффективного, но при этом экономного отопительного оборудования, придется воспользоваться формулами.

При обустройстве автономного отопления загородного коттеджа или квартиры применяют усредненные параметры при определении теплопотерь

Для получения же приблизительных расчетов удельный расход тепла определяют двумя способами:

Ориентируясь на суммарный объем обогреваемых комнат. В зависимости от региона на отопление одного кубического метра выделяют 30-40 Вт.
По общей квадратуре постройки. За основу берут то, что на обогрев каждого квадрата площади комнат, высота стен в которых в среднем достигает 3-х метров, затрачивается 100 Вт теплоты. При определении величины также ориентируются на регион проживания: для южных широт – 80 Вт/м2, для северных – 200 Вт/м2.

Главный критерий, на который в обязательном порядке ориентируются при расчетах – необходимая тепловая мощность для обеспечения условий качественного обогрева помещений и восполнения его тепловых потерь.

За основу технологических расчетов берут усредненную пропорцию, при которой на 10 квадратов площади затрачивается 1 кВт тепловой энергии. Но стоит учитывать, что такой усредненный подход хоть и удобен, но все же не в достаточной степени способен отразить реальные условия вашего постройки с учетом климатического региона ее размещения.

Применяя упрощенный метод расчета, за основу берут, что для обогрева 10 квадратных метров частного дома требуется 1 кВт вырабатываемой генератором тепловой мощности

Правильно просчитав ориентировочный расход топлива, вы сможете для себя прояснить, какие мероприятия стоит осуществить для снижения его потребления. Как результат – сократить статью регулярных оплат за потребляемое «голубое топливо».

Выводы и полезное видео по теме

Расчетное потребление газа котлом при определенной мощности:

Большой расход газа при использовании газобаллонного оборудования для автомобиля:

Простые способы, благодаря которым можно снизить расход топлива в квартире/доме:

Время показало, что у себя в квартире лучше иметь один или несколько счетчиков. Только при больших объемах потребления и высокой цене газомеров становится выгодной плата по нормативам. В бытовых условиях для измерения расхода газа применяют расходомеры с роторами и мембранами, умным подсчетом.

В коммерческих целях используют турбинные, вихревые и левитационные. Для самых точных измерений в условиях лабораторий устанавливают барабанные модели. Мало иметь газомер, иногда нужно считать самому. Определять расчетное количество газа для текущих и планируемых нужд следует по формулах или вместе с приглашенным специалистом.

Пишите комментарии по теме статьи. Расскажите, приходилось ли вам определять расход газа самостоятельно, а если да, то с какой целью вы это делали. Задавайте вопросы в форме, которая расположена под статьей.

Выводы и полезное видео по теме

Приложенный ниже видеоматериал позволит выявлять недостаток воздуха при горении газа без каких-либо расчетов, то есть визуально.

Рассчитать количество воздуха, необходимого для эффективного горения любого объема газа можно за считанные минуты. И владельцам недвижимости, оборудованной газовым оборудованием, следует об этом помнить. Так как в критический момент, когда котел или любой другой прибор будет работать неправильно, умение вычислять количество воздуха, нужное для эффективного горения, поможет выявить и устранить неполадку. Что, кроме того, повысит безопасность.

Хотите дополнить изложенный выше материал полезными сведениями и рекомендациями? Или у вас остались вопросы по расчету? Задавайте их в блоке комментариев, пишите свои замечания, принимайте участие в обсуждении.