Potrošnja plina za grijanje kuće od 200 m²: određivanje troškova pri korištenju magistralnog i balonskog goriva
Vlasnici srednjih i velikih vikendica moraju planirati troškove održavanja stana. Stoga se često javlja zadatak izračunavanja potrošnje plina za grijanje kuće od 200 m2 ili veće površine. Originalna arhitektura obično ne dopušta korištenje metode analogija i pronalaženje već gotovih izračuna.
Ipak, nema potrebe plaćati novac za rješavanje ovog zadatka. Sve izračune možete napraviti samostalno. Za to će vam trebati poznavanje nekih normativnih akata, kao i razumijevanje fizike i geometrije na školskoj razini.
Pomoći ćemo vam razumjeti ovo važno pitanje za kućnog ekonomista. Reći ćemo vam po kojim se formulama provode izračuni, koje karakteristike treba znati da bi se dobio rezultat. U članku koji smo predstavili dani su primjeri na temelju kojih će biti lakše napraviti vlastiti izračun.
Sadržaj članka:
Određivanje veličine gubitka energije
Da bi se odredila količina energije koju kuća gubi, potrebno je poznavati klimatske značajke područja, toplinsku vodljivost materijala i norme ventilacije. A da bi se izračunao potreban volumen plina, dovoljno je znati njegovu kalorijsku vrijednost. Najvažnije u ovom radu je pozornost na detalje.
Grijanje zgrade mora nadoknaditi gubitke topline koji nastaju iz dva glavna razloga: curenje topline po obodu kuće i dotok hladnog zraka kroz ventilacijski sustav. Oba ova procesa opisana su matematičkim formulama pomoću kojih se mogu samostalno provesti izračuni.
Toplinska vodljivost i toplinski otpor materijala
Bilo koji materijal može provoditi toplinu. Intenzitet prijenosa izražava se koeficijentom toplinske vodljivosti λ (W / (m × °C)). Što je niži, to je zgrada bolje zaštićena od smrzavanja zimi.

Međutim, zgrade mogu biti izgrađene ili izolirane materijalom različite debljine. Stoga se u praktičnim izračunima koristi koeficijent otpora prijenosu topline:
R (m2 × °C / W)
Povezan je s toplinskom vodljivosti sljedećom formulom:
R = h / λ,
gdje je h – debljina materijala (m).
Primjer. Odredimo koeficijent otpora prijenosu topline različitih širina plinobetonskih blokova marke D700 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 materijale i prozorske blokove može se navesti i koeficijent toplinske vodljivosti i koeficijent otpora prijenosu topline.
Ako se ograđujuća konstrukcija sastoji od više materijala, tada se pri određivanju koeficijenta otpora prijenosu topline cijelog “sloja” zbrajaju koeficijenti njegovih pojedinačnih slojeva.
Primjer. Zid je izrađen od plinobetonskih blokova (λb = 0.16), debljine 300 mm. S vanjske strane je izoliran ekstrudiranim penopolistirenom (λp = 0.03) debljine 50 mm, a s unutarnje strane obložen oblogom (λv = 0.18), debljine 20 mm.

Sada se može izračunati ukupni koeficijent otpora prijenosu topline:
R = 0.3 / 0.16 + 0.05 / 0.03 + 0.02 / 0.18 = 1.88 + 1.66 + 0.11 = 3.65.
Doprinos slojeva koji su neznačajni po parametru “ušteda topline” može se zanemariti.
Izračun gubitaka topline kroz ograđujuće konstrukcije
Toplinski gubitci Q (W) kroz homogenu površinu mogu se izračunati na sljedeći način:
Q = S × dT / R,
gdje:
- S – površina razmatrane površine (m2);
- dT – razlika temperature između zraka unutra i vani prostorije (°C);
- R – koeficijent otpora prijenosu topline površine (m2 * °C / W).
Za određivanje ukupnog pokazatelja svih toplinskih gubitaka izvode se sljedeći koraci:
- izdvajaju se dijelovi koji su homogeni po koeficijentu otpora prijenosu topline;
- izračunavaju se njihove površine;
- određuju se pokazatelji termičkog otpora;
- provodi se izračun toplinskih gubitaka za svaki od dijelova;
- zbrajaju se dobivene vrijednosti.
Primjer. Kutna soba 3 × 4 m na gornjem katu s hladnim tavanskim prostorom. Čista visina stropa – 2.7 m. Ima 2 prozora, dimenzija 1 × 1.5 m.
Odredit ćemo toplinske gubitke kroz obod pri temperaturi zraka unutra “+25 °C“, a vani – “–15 °C”:
- Izdvojit ćemo homogene dijelove po koeficijentu otpora: strop, zid, prozori.
- Površina stropa Sp = 3 × 4 = 12 m2. Površina prozora So = 2 × (1 × 1.5) = 3 m2. Površina zidova Sc = (3 + 4) × 2.7 – So = 29.4 m2.
- Koeficijent toplinske otpornosti stropa sastoji se od indikatora međukatne konstrukcije (daska debljine 0,025 m), izolacije (ploče mineralne vune debljine 0,10 m) i drvenog poda potkrovlja (drvo i šperploča ukupne debljine 0,05 m): Rp = 0,025 / 0,18 + 0,1 / 0,037 + 0,05 / 0,18 = 3,12. Za prozore vrijednost se preuzima iz podataka dvostrukog stakla: Ro = 0,50. Za zid izgrađen kao u prethodnom primjeru: 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.
- Ukupni toplinski gubici modelne sobe kroz ograđujuće konstrukcije Q = Qp + Qo + Qs = 716 W.
Izračun prema navedenim formulama daje dobru aproksimaciju pod uvjetom da materijal odgovara deklariranim toplinskim svojstvima i odsutnosti pogrešaka koje mogu nastati tijekom gradnje. Također, problem može predstavljati starenje materijala i same konstrukcije kuće.
Tipična geometrija zidova i krovova
Linearne parametre (duljinu i visinu) konstrukcije pri određivanju toplinskih gubitaka uobičajeno je uzimati unutarnje, a ne vanjske. To jest, pri izračunu prijenosa topline kroz materijal uzima se u obzir površina kontakta toplog, a ne hladnog zraka.

Dakle, na primjer, kod dimenzija kuće 8 × 10 metara i debljine zida 0,3 metra, unutarnji perimetar Punut = (9,4 + 7,4) × 2 = 33,6 m, a vanjski Pvanj = (8 + 10) × 2 = 36 m.
Međukatna konstrukcija obično ima debljinu od 0,20 do 0,30 m. Stoga će visina dva kata od poda prvog do stropa drugog izvana biti jednaka Hvanj = 2,7 + 0,2 + 2,7 = 5,6 m. Ako se zbroji samo čista visina, dobit će se manja vrijednost: Hunut = 2,7 + 2,7 = 5,4 m. Međukatna konstrukcija, za razliku od zidova, nema funkciju izolacije, stoga za izračune treba uzeti Hvanj.
Za dvokatne kuće dimenzija oko 200 m2 razlika između površine zidova iznutra i izvana iznosi od 6 do 9%. Slično tome, za unutarnje dimenzije uzimaju se u obzir geometrijski parametri krova i međukatnih konstrukcija.
Izračun površine zidova za geometrijski jednostavne kuće je elementaran, budući da se fragmenti sastoje od pravokutnih dijelova i zabata potkrovnih i mansardnih prostorija.

Pri izračunu toplinskih gubitaka kroz krov u većini je slučajeva dovoljno primijeniti formule za pronalaženje površina trokuta, pravokutnika i trapeza.

Površina postavljenog krovišta ne može se uzeti pri određivanju toplinskih gubitaka jer uključuje i strehe koje se ne uzimaju u obzir u formuli. Osim toga, često se materijal (npr. krovni filc ili profilirani pocinčani lim) postavlja s malim preklopom.

Pravokutna geometrija prozora također ne stvara probleme pri izračunima. Ako staklene jedinice imaju složen oblik, njihovu površinu ne treba izračunavati, već je možete saznati iz tehničke specifikacije proizvoda.
Gubici topline kroz pod i temelj
Izračun toplinskih gubitaka u tlo kroz pod donjeg kata, kao i kroz zidove i pod podruma, provodi se prema pravilima navedenima u Prilogu “E” norme SP 50.13330.2012. Naime, brzina širenja topline u tlu puno je niža nego u atmosferi, stoga se i tla mogu uvjetno smatrati izolacijskim materijalom.
No budući da je tlu svojstveno smrzavanje, podna površina se dijeli na 4 zone. Širina prve tri zone je 2 metra, a četvrtoj se pripisuje preostali dio.

Za svaku zonu određuje se koeficijent otpora prijenosu topline koji dodaje tlo:
- zona 1: R1 = 2.1;
- zona 2: R2 = 4.3;
- zona 3: R3 = 8.6;
- zona 4: R4 = 14.2.
Ako su podovi izolirani, tada se za određivanje ukupnog koeficijenta toplinske otpornosti zbrajaju vrijednosti izolacije i tla.
Primjer. Neka kuća vanjskih dimenzija 10 × 8 m i debljine zidova 0,3 m ima podrumski kat dubine 2,7 m. Njegov strop nalazi se na razini tla. Potrebno je izračunati toplinske gubitke u tlo pri unutarnjoj temperaturi zraka “+25 °C” i vanjskoj temperaturi “–15 °C”.
Neka su zidovi izrađeni od FBS-blokova, debljine 40 cm (λf = 1,69). S unutarnje strane obloženi su daskom, debljine 4 cm (λd = 0,18). Pod podruma zaliven je keramzitbetonom, debljine 12 cm (λk = 0,70). Tada je koeficijent toplinske otpornosti zidova podnožja: Rs = 0,4 / 1,69 + 0,04 / 0,18 = 0,46, a poda Rp = 0,12 / 0,70 = 0,17.
Unutarnje dimenzije kuće bit će 9,4 × 7,4 metra.

Izračunajmo površine i koeficijente otpora prolazu topline po zonama:
- Zona 1 ide samo uz zid. Ima opseg jednak 33,6 m, a visinu – 2 m. Stoga S1 = 33,6 × 2 = 67,2. Rz1 = Rs + R1 = 0,46 + 2,1 = 2,56.
- Zona 2 uz zid. Ima opseg jednak 33,6 m, a visinu – 0,7 m. Stoga S2c = 33,6 × 0,7 = 23,52. Rz2s = Rs + R2 = 0,46 + 4,3 = 4,76.
- Zona 2 uz pod. S2p = 9,4 × 7,4 – 6,8 × 4,8 = 36,92. Rz2p = Rp + R2 = 0,17 + 4,3 = 4,47.
- Zona 3 ide samo uz pod. S3 = 6,8 × 4,8 – 2,8 × 0,8 = 30,4. Rz3 = Rp + R3 = 0,17 + 8,6 = 8,77.
- Zona 4 ide samo uz pod. S4 = 2,8 × 0,8 = 2,24. Rz4 = Rp + R4 = 0,17 + 14,2 = 14,37.
Gubici topline podrumskog kata 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.
Uzimanje u obzir negrijanih prostorija
Često se pri proračunu gubitaka topline javlja situacija kada u kući postoji negrijana, ali izolirana prostorija. U tom se slučaju prijenos energije odvija u dvije faze. Razmotrimo ovu situaciju na primjeru tavana.

Glavni problem je u tome što se površina stropa između tavana i gornjeg kata razlikuje od površine krova i zabata. U ovom slučaju potrebno je koristiti uvjet ravnoteže prijenosa topline Q1 = Q2.
Može se također zapisati na sljedeći način:
K1 × (T1 – T#) = K2 × (T# – T2),
gdje:
- K1 = S1 / R1 + … + Sn / Rn za strop između toplog dijela kuće i hladne prostorije;
- K2 = S1 / R1 + … + Sn / Rn za strop između hladne prostorije i vanjskog prostora.
Iz jednakosti prijenosa topline nalazimo temperaturu koja će se uspostaviti u hladnoj prostoriji pri poznatim vrijednostima u kući i vani. T# = (K1 × T1 + K2 × T2) / (K1 + K2). Nakon toga uvrstimo vrijednost u formulu i nađemo gubitke topline.
Primjer. Neka unutarnja dimenzija kuće bude 8 x 10 metara. Kut krova je 30°. Temperatura zraka u prostorijama je “+25 °C”, a vani je “–15 °C”.
Koeficijent toplinskog otpora stropa izračunavamo kao u primjeru navedenom u odjeljku proračuna gubitaka topline kroz ogradne konstrukcije: Rp = 3.65. Površina stropa je 80 m2, stoga je K1 = 80 / 3.65 = 21.92.
Površina krova S1 = (10 × 8) / cos(30) = 92.38. Koeficijent toplinskog otpora izračunavamo uzimajući u obzir debljinu drva (letve i obloga – 50 mm) i mineralne vune (10 cm): R1 = 2.98.
Površina prozora za zabat S2 = 1.5. Za obični dvostruki stakleni paket toplinski otpor R2 = 0.4. Površinu zabata izračunavamo prema formuli: S3 = 82 × tg(30) / 4 – S2 = 7.74. Koeficijent otpora prijenosu topline isti je kao i za krov: R3 = 2.98.

Izračunajmo koeficijent za krov (ne zaboravljajući da je broj zabata dva):
K2 = S1 / R1 + 2 × (S2 / R2 + S3 / R3) = 92.38 / 2.98 + 2 × (1.5 / 0.4 + 7.74 / 2.98) = 43.69.
Izračunajmo temperaturu zraka u tavanskom prostoru:
T# = (21.92 × 25 + 43.69 × (–15)) / (21.92 + 43.69) = –1.64 °C.
Uvrstimo dobivenu vrijednost u bilo koju od formula za izračun toplinskih gubitaka (pod uvjetom ravnoteže one su jednake) i dobivamo traženi rezultat:
Q1 = K1 × (T1 – T#) = 21.92 × (25 – (–1.64)) = 584 W.
Hlađenje kroz ventilaciju
Sustav ventilacije postavlja se za održavanje normalne mikroklime u kući. To dovodi do dotoka hladnog zraka u prostoriju, što također treba uzeti u obzir pri izračunu toplinskih gubitaka.
Zahtjevi za volumen ventilacije propisani su u nekoliko normativnih dokumenata. Pri projektiranju unutarnjeg sustava kuće prije svega treba uzeti u obzir zahtjeve iz §7 SNiP 41-01-2003 i §4 SanPiN 2.1.2.2645-10.
Budući da je općeprihvaćena jedinica mjerenja toplinskih gubitaka vat, toplinski kapacitet zraka c (kJ / kg ×°C) potrebno je dovesti na dimenziju “W × h / kg × °C”. Za zrak na razini mora može se uzeti vrijednost c = 0.28 W × h / kg ×°C.
Budući da se volume n ventilacije mjeri u kubičnim metrima na sat, također je potrebno znati gustoću zraka q (kg / m3). Pri normalnom atmosferskom tlaku i srednjoj vlažnosti ova vrijednost može se uzeti kao q = 1.30 kg / m3.

Potrošnja energije za kompenzaciju toplinskih gubitaka usljed ventilacije može se izračunati prema sljedećoj formuli:
Q = L × q × c × dT = 0.364 × L × dT,
gdje:
- L – protok zraka (m3 / h);
- dT – razlika temperature između sobnog i ulaznog zraka (°C).
Ako hladni zrak ulazi u kuću izravno, tada:
dT = T1 – T2,
gdje:
- T1 – temperatura unutar prostorije;
- T2 – temperatura vani.
Ali za velike objekte u ventilacijski sustav obično se ugrađuje rekuperator (izmjenjivač topline). On omogućuje značajnu uštedu energetskih resursa, jer se djelomično zagrijavanje ulaznog zraka događa na račun temperature izlaznog toka.
Učinkovitost takvih uređaja mjeri se njihovom učinkovitošću k (%). U tom slučaju prethodna formula poprima oblik:
dT = (T1 – T2) × (1 – k / 100).
Izračun potrošnje plina
Znajući ukupne gubitke topline, može se prilično jednostavno izračunati potrebna potrošnja prirodnog ili ukapljenog plina za grijanje kuće površine 200 m2.
Na količinu oslobođene energije, osim volumena goriva, utječe njegova ogrijevna vrijednost. Za plin taj pokazatelj ovisi o vlažnosti i kemijskom sastavu dovedene smjese. Razlikuju se gornja (Hh) i donja (Hl) ogrijevna vrijednost.

Da bi se izračunao volumen goriva koji će garantirano biti dovoljan za grijanje, u formulu se unosi vrijednost donje ogrijevne vrijednosti, koja se može dobiti od dobavljača plina. Standardna mjerna jedinica ogrijevne vrijednosti je “mJ / m3” ili “mJ / kg”. No, budući da mjerne jedinice snage kotlova i toplinskih gubitaka operiraju s vatima, a ne džulima, potrebno je izvršiti pretvorbu, uzimajući u obzir da je 1 mJ = 278 W × h.
Ako vrijednost donje ogrijevne vrijednosti smjese nije poznata, tada je dopušteno uzeti sljedeće prosječne brojke:
- za prirodni plin Hl = 9.3 kW × h / m3;
- za ukapljeni plin Hl = 12.6 kW × h / kg.
Još jedan pokazatelj potreban za izračune – učinkovitost kotla K. Obično se mjeri u postocima. Konačna formula potrošnje plina za vremensko razdoblje E (h) ima sljedeći oblik:
V = Q × E / (Hl × K / 100).
Razdoblje kada se uključuje centralno grijanje u kućama, određuje se prema prosječnoj dnevnoj temperaturi zraka.
Ako tijekom posljednjih pet dana ona ne prelazi “+ 8 °C”, tada prema Odluci Vlade Ruske Federacije br. 307 od 13.05.2006., opskrba toplinom u kuću mora biti osigurana. Za privatne kuće s autonomnim grijanjem pri izračunu potrošnje goriva također se koriste tim brojkama.
Točne podatke o broju dana s temperaturom ne višom od “+ 8 °C” za područje na kojem je izgrađena vikendica, moguće je dobiti u lokalnom odjelu Hidrometeorološkog centra.
Ako se kuća nalazi blizu velikog naselja, lakše je koristiti tablicu 1. SNiP 23-01-99 (stupac br. 11). Množenjem te vrijednosti s 24 (sata u danu) dobivamo parametar E iz jednadžbe za izračun potrošnje plina.

Ako volumen dotoka zraka i temperatura u prostorijama budu stalni (ili s neznatnim oscilacijama), tada će toplinski gubici kroz ograđujuće konstrukcije i zbog ventilacije prostorija biti izravno proporcionalni vanjskoj temperaturi zraka.
Stoga se za parametar T2 u jednadžbama za izračun toplinskih gubitaka može uzeti vrijednost iz stupca br. 12 tablice 1. SNiP 23-01-99.
Primjer za vikendicu od 200 m²2
Izračunajmo potrošnju plina za vikendicu u blizini grada Rostov na Donu. Trajanje razdoblja grijanja: E = 171 × 24 = 4104 h. Prosječna vanjska temperatura T2 = –0,6 °C. Željena temperatura u kući: T1 = 24 °C.

Korak 1. Izračunajmo toplinske gubitke kroz perimetar bez uzimanja u obzir garaže.
Za to ćemo izdvojiti homogene dijelove:
- Prozori. Ukupno ima 9 prozora dimenzija 1,6 × 1,8 m, jedan prozor dimenzija 1,0 × 1,8 m i 2,5 okrugla prozora površine 0,38 m2 svaki. Ukupna površina prozora: Sprozor = 28,60 m2. Prema specifikaciji proizvoda Rprozor = 0,55. Tada je Qprozor = 1279 W.
- Vrata. Postoje 2 izolirana vrata dimenzija 0,9 × 2,0 m. Njihova površina: Svrata = 3,6 m2. Prema specifikaciji proizvoda Rvrata = 1,45. Tada je Qvrata = 61 W.
- Slijepi zid. Dio “ABVGD”: 36,1 × 4,8 = 173,28 m2. Dio “DA”: 8,7 × 1,5 = 13,05 m2. Dio “DEŽ”: 18,06 m2. Površina krovnog zabata: 8,7 × 5,4 / 2 = 23,49. Ukupno, površina slijepog zida: Szid = 251,37 – Sprozor – Svrata = 219,17 m2. Zidovi su izgrađeni od gaziranog betona debljine 40 cm i šuplje obložne opeke. Rzid = 2,50 + 0,63 = 3,13. Tada je Qzid = 1723 W.
Ukupni toplinski gubici kroz perimetar:
Qperim = Qprozor + Qvrata + Qzid = 3063 W.
Korak 2. Izračunajmo toplinske gubitke kroz krov.
Kao izolacija služi kontinuirana letva (35 mm), mineralna vuna (10 cm) i obloga (15 mm). Rkrov = 2,98. Površina krova iznad glavnog dijela: 2 × 10 × 5,55 = 111 m2, a iznad kotlovnice: 2,7 × 4,47 = 12,07 m2. Ukupno Skrov = 123,07 m2. Tada je Qkrov = 1016 W.
Korak 3. Izračunajmo gubitke topline kroz pod.

Otpor prolazu topline pružaju daske sirove podloge i šperploča ispod laminata (ukupno 5 cm), te bazaltna izolacija (5 cm). Rpoda = 1.72. Tada će gubitci topline kroz pod biti:
Qpod = (S1 / (Rpod + 2.1) + S2 / (Rpod + 4.3) + S3 / (Rpod + 2.1)) × dT = 546 W.
Korak 4. Izračunajmo gubitke topline kroz hladnu garažu. Njezin pod nije izoliran.
Iz grijane kuće toplina prodire na dva načina:
- Kroz nosivi zid. S1 = 28.71, R1 = 3.13.
- Kroz ciglenu pregradu s kotlovnicom. S2 = 11.31, R2 = 0.89.
Dobit ćemo K1 = S1 / R1 + S2 / R2 = 21.88.
Iz garaže prema van toplina izlazi na sljedeći način:
- Kroz prozor. S1 = 0.38, R1 = 0.55.
- Kroz vrata. S2 = 6.25, R2 = 1.05.
- Kroz zid. S3 = 19.68, R3 = 3.13.
- Kroz krov. S4 = 23.89, R4 = 2.98.
- Kroz pod. Zona 1. S5 = 17.50, R5 = 2.1.
- Kroz pod. Zona 2. S6 = 9.10, R6 = 4.3.
Dobit ćemo K2 = S1 / R1 + … + S6 / R6 = 31.40
Izračunajmo temperaturu u garaži pod uvjetom ravnoteže prijenosa topline: T# = 9.2 °C. Tada će gubitci topline biti: Qgaraža = 324 W.
Korak 5. Izračunajmo gubitke topline uslijed ventilacije.
Neka izračunati volumen ventilacije za takvu kuću s boravkom 6 osoba iznosi 440 m3/h. U sustavu je ugrađen rekuperator s učinkovitošću 50%. Pri takvim uvjetima gubitci topline: Qvent = 1970 W.
Korak 6. Odredimo ukupne gubitke topline zbrajanjem svih lokalnih vrijednosti: Q = 6919 W.
Korak 7. Izračunajmo volumen plina potreban za grijanje modelne kuće u zimskom razdoblju pri učinkovitosti kotla 92%:
- Prirodni plin. V = 3319 m3.
- Ukapljeni plin. V = 2450 kg.
Nakon izračuna može se analizirati financijski troškovi grijanja i isplativost ulaganja usmjerenih na smanjenje gubitaka topline.
Zaključci i koristan video na temu
Toplinska vodljivost i otpor prijenosu topline materijala. Pravila izračuna za zidove, krov i pod:
Najsloženiji dio izračuna za određivanje potrebne količine plina za grijanje jest pronalaženje toplinskih gubitaka grijanog objekta. Ovdje je prije svega potrebno pažljivo pristupiti geometrijskim izračunima.
Ako vam se financijski troškovi grijanja učine prevelikima, treba razmisliti o dodatnoj izolaciji kuće. Pogotovo jer proračuni toplinskih gubitaka dobro pokazuju strukturu smrzavanja.
Molimo Vas, ostavite komentare u bloku ispod, postavite pitanja o nejasnim i zanimljivim točkama, priložite fotografije na temu članka. Podijelite vlastito iskustvo u provođenju izračuna za utvrđivanje troškova grijanja. Nije isključeno da će Vaši savjeti uvelike pomoći posjetiteljima stranice.
