Prosječna potrošnja plina za grijanje kuće od 150 m²: primjer izračuna i pregled toplinskih formula

Financiranje sezone grijanja čini značajan dio proračuna utrošen na održavanje stambenog prostora. Znajući cijenu i prosječnu potrošnju plina za grijanje kuće od 150 m², može se dovoljno precizno odrediti troškovi grijanja prostorija. Ove izračune lako je izvesti samostalno bez plaćanja usluga toplinskih tehničara.

Sve o normativima potrošnje plina i načinima izračuna potrošnje plavog goriva saznat ćete iz članka koji smo vam predstavili. Reći ćemo vam koliko će energije biti potrebno za kompenzaciju toplinskih gubitaka kuće tijekom sezone grijanja. Pokazat ćemo vam koje formule treba koristiti u izračunima.

Grijanje vikendica

Pri izračunu potrošnje plina potrebnog za grijanje kuće, najteži će zadatak biti izračun toplinskih gubitaka koje sustav grijanja tijekom rada mora u potpunosti kompenzirati.

Kompleks gubitaka topline ovisi o klimi, konstrukcijskim značajkama zgrade, korištenim materijalima i parametrima rada ventilacijskog sustava.

Izračun kompenzirane količine topline

Sustav grijanja svake zgrade mora kompenzirati njegove toplinske gubitke Q (W) u hladnom razdoblju. Oni nastaju iz dva razloga:

1. toplinskom izmjenom kroz perimetar kuće;
2. gubitak topline zbog ulaska hladnog zraka kroz ventilacijski sustav.

Formalno, toplinske gubitke kroz zid i krov Q_tp može se izračunati sljedećom formulom:

Q_tp = S * dT / R,

gdje:

• S – površina (m²);
• dT – temperaturna razlika između sobnog i vanjskog zraka (°C);
• R – pokazatelj otpora prijenosu topline materijala (m² * °C / W).

Posljednji pokazatelj (koji se također naziva “koeficijent toplinskog otpora”) može se uzeti iz tablica priloženih uz građevinske materijale ili proizvode.

O vrsti staklopaketa značajno ovisi pokazatelj toplinskih gubitaka kuće. Visoka cijena izoliranih prozora bit će opravdana uštedom goriva.

Primjer. Neka vanjski zid sobe ima površinu 12 m², od čega 2 m² zauzima prozor.

Pokazatelji otpora prijenosu topline su sljedeći:

• Gazobetonski blokovi D400: R = 3.5.
• Dvokomorni staklopaket s argonom “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R = 0.75.

U ovom slučaju, pri sobnoj temperaturi “+22°C”, a vanjskoj – “–30°C”, toplinski gubici vanjskog zida prostorije iznose:

• Q_tp (zid) = 10 * (22 – (– 30)) / 3.5 = 149 W:
• Q_tp (prozor) = 2 * (22 – (– 30)) / 0.75 = 139 W:
• Q_tp = Q_tp (zid) + Q_tp (prozor) = 288 W.

Takav izračun daje točan rezultat pod uvjetom da nema nekontrolirane izmjene zraka (infiltracije).

Može se pojaviti u sljedećim slučajevima:

• Prisutnost konstrukcijskih nedostataka, poput labavog prianjanja okvira prozora uz zidove ili odvajanja izolacijskog materijala. Potrebno ih je ukloniti.
• Starenje zgrade, uslijed čega u zidovima nastaju oštećenja, pukotine ili šupljine. U tom slučaju potrebno je uvesti korekcijske faktore u pokazatelj otpora prijenosu topline materijala.

Na isti način potrebno je odrediti toplinske gubitke kroz krov, ako se objekt nalazi na posljednjem katu. Kroz pod bilo kakav značajan gubitak energije događa se samo u slučaju postojanja negrijane prozračne podrumske prostorije, poput garaže. U tlo toplina praktički ne odlazi.

Za izračun pokazatelja otpora prijenosu topline višeslojnih materijala potrebno je zbrojiti pokazatelje pojedinačnih slojeva. Obično se za izračune uzimaju samo materijali s najnižom toplinskom provodnošću.

Razmotrimo drugi uzrok toplinskih gubitaka – ventilaciju zgrade. Potrošnja energije za zagrijavanje dovodnog zraka (Q_v) može se izračunati pomoću formule:

Q_v = L * q * c * dT, gdje je:

• L – protok zraka (m³ / h);
• q – gustoća zraka (kg / m³);
• c – specifični toplinski kapacitet dovodnog zraka (kJ / kg *°C);
• dT – razlika temperature između sobnog i vanjskog zraka (°C).

Specifični toplinski kapacitet zraka u interesantnom temperaturnom rasponu [–50.. +30 °C] iznosi 1.01 kJ / kg *°C ili prevedeno u potrebnu dimenziju: 0.28 W * h / kg *°C. Gustoća zraka ovisi o temperaturi i tlaku, ali za izračune može se uzeti vrijednost od 1.3 kg / m³.

Primjer. Za prostoriju od 12 m² pri istoj razlici temperature kao u prethodnom primjeru, toplinski gubici zbog rada ventilacije iznose:

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

Projektanti uzimaju protok zraka prema SNiP 41-01-2003 (u našem primjeru 3 m³ / h po 1 m² površine stambene prostorije), ali tu vrijednost vlasnik zgrade može znatno smanjiti.

Ukupni toplinski gubici modelske prostorije iznose:

Q = Q_tp + Q_v = 969 W.

Za izračun gubitaka topline po danu, tjednu ili mjesecu potrebno je znati prosječnu temperaturu za ta razdoblja.

Iz gore navedenih formula vidljivo je da se izračun količine potrošenog plina, kako za kratko razdoblje tako i za cijelu hladnu sezonu, mora provoditi uzimajući u obzir klimu područja u kojem se nalazi grijani objekt. Stoga se dobro provjerena tipična rješenja mogu koristiti samo za slične prirodne uvjete.

Za određivanje sličnih klimatskih parametara mogu se koristiti karte prosječnih mjesečnih temperatura u zimskom razdoblju. Lako ih se može pronaći na internetu.

U slučaju složene geometrije kuće i raznolikosti materijala korištenih pri njezinoj gradnji i izolaciji, za izračun potrebne količine topline može se poslužiti uslugama stručnjaka.

Načini minimizacije toplinskih gubitaka

Troškovi grijanja kuće čine značajan dio troškova njezina održavanja. Stoga je razumno izvesti određene vrste radova usmjerenih na smanjenje gubitaka topline izolacijom stropa, zidova kuće, toplinskom izolacijom poda i susjednih konstrukcija.

Primjena shema izolacije izvana i iznutra kuće omogućuje značajno smanjenje ovog pokazatelja. Osobito se to odnosi na stare zgrade s velikim trošenjem zidova i stropova. Iste ploče od polistirenske pjene omogućuju ne samo smanjenje ili potpuno uklanjanje smrzavanja, već i minimiziranje infiltracije zraka kroz zaštićeni premaz.

Također se može postići značajna ušteda ako se na grijanje ne priključe ljetne površine kuće, poput verandi ili potkrovlja. U tom će se slučaju dogoditi značajno smanjenje perimetra grijanog dijela kuće.

Korištenje potkrovlja samo u ljetno vrijeme znatno štedi troškove grijanja kuće zimi. Međutim, u tom slučaju strop gornjeg kata mora biti dobro izoliran.

Ako se strogo slijede norme ventilacije prostorija koje su propisane u SNiP 41-01-2003, gubici topline od izmjene zraka bit će veći nego od smrzavanja zidova i krova zgrade. Ova su pravila obvezna za projektante i sve pravne osobe ako se prostorija koristi za proizvodnju ili pružanje usluga. Međutim, stanovnici kuće mogu po vlastitom nahođenju smanjiti vrijednosti navedene u dokumentu.

Osim toga, za zagrijavanje hladnog zraka koji dolazi s ulice mogu se koristiti izmjenjivači topline, a ne uređaji koji troše električnu energiju ili plin. Tako obični pločasti rekuperator može uštedjeti više od polovice energije, a složeniji uređaj s toplinskim medijem – oko 75%.

Izračun potrebne količine plina

Gorivi plin mora kompenzirati gubitke topline. Za to je osim toplinskih gubitaka kuće potrebno znati količinu energije koja se oslobađa izgaranjem, a koja ovisi o stupnju djelovanja kotla i ogrjevnoj vrijednosti smjese.

Pravilo odabira kotla

Odabir grijača treba provoditi uzimajući u obzir toplinske gubitke kuće. Njegova snaga mora biti dovoljna za razdoblje kada se postiže godišnji minimum temperatura. U putovnici podnog ili zidnog plinskog kotla za to je odgovoran parametar “nazivna toplinska snaga”, koji se za kućanske uređaje mjeri u kW.

Budući da svaka građevina posjeduje toplinsku inerciju, za izračun potrebne snage kotla kao minimalnu temperaturu obično se uzima vrijednost najhladnijeg petodnevnog razdoblja. Za određeno područje tu vrijednost možete saznati u organizacijama koje se bave prikupljanjem i obradom meteoroloških informacija, ili iz tablice 1. SNiP 23-01-99 (stupac br. 4).

Isječak tablice 1. iz SNiP 23-01-99. Pomoću nje mogu se dobiti potrebni podaci o klimi područja na kojem se nalazi grijani objekt.

Ako snaga kotla premašuje vrijednost dovoljnu za grijanje prostorije, to ne dovodi do povećanja potrošnje plina. U tom će slučaju razdoblje mirovanja opreme biti dulje.

Ponekad ima smisla odabrati kotao nešto manje snage. Takvi uređaji mogu biti znatno jeftiniji i pri kupnji i pri korištenju. Međutim, u tom slučaju potrebno je imati rezervni izvor topline (npr. kalorifer u kompletu s benzinskim generatorom) koji se može koristiti u jakim mrazovima.

Glavni pokazatelj učinkovitosti i ekonomičnosti kotla je stupanj djelovanja. Kod suvremene kućanske opreme on se kreće u rasponu od 88 do 95%. Stupanj djelovanja naveden je u putovnici uređaja i koristi se pri izračunu potrošnje plina.

Formula oslobađanja topline

Da biste ispravno izračunali potrošnju prirodnog ili ukapljenog plina za grijanje kuće površine oko 150 m², potrebno je saznati još jedan pokazatelj – ogrjevnu vrijednost (specifičnu toplinu izgaranja) isporučenog goriva. Prema sustavu “SI” mjeri se u J/kg za ukapljeni plin ili u J/m³ za prirodni plin.

Spremnici za plin (spremnici za skladištenje ukapljenog plina) karakteriziraju se u litrama. Da biste saznali koliko goriva u kilogramima stane u njega, možete primijeniti omjer 0,54 kg / 1 l.

Postoje dvije vrijednosti ovog pokazatelja – donja ogrjevna vrijednost (H_l) i gornja (H_h). Ona ovisi o vlažnosti i temperaturi goriva. Pri izračunu se uzima pokazatelj H_l – njega treba saznati od dobavljača plina.

Ako takvih informacija nema, pri izračunima se mogu uzeti sljedeće vrijednosti:

• za prirodni plin H_l = 33.5 MJ / m³;
• za ukapljeni plin H_l = 45.2 MJ / kg.

Uzimajući u obzir da je 1 MJ = 278 Wh, dobivamo sljedeće vrijednosti ogrjevne moći:

• za prirodni plin H_l = 9.3 kWh / m³;
• za ukapljeni plin H_l = 12.6 kWh / kg.

Volumen potrošenog plina tijekom određenog razdoblja V (m³ ili kg) može se izračunati prema sljedećoj formuli:

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

• Q – toplinski gubici zgrade (kW);
• E – trajanje razdoblja grijanja (h);
• H_l – minimalna ogrjevna moć plina (kWh / m³);
• K – iskoristivost kotla.

Za ukapljeni plin mjerna jedinica H_l je kWh / kg.

Primjer izračuna potrošnje plina

Za primjer uzmimo tipičnu montažnu drvenu dvokatnu kuću. Regija – Altajski kraj, grad Barnaul.

Dimenzije kuće – 10 x 8.5 m. Kut nagiba dvovodnog krova – 30°. Ovaj projekt karakterizira topla potkrovna soba, relativno velika površina ostakljenja, odsutnost podruma i istaknutih dijelova kuće.

Korak 1. Izračunajmo osnovne parametre kuće za izračun toplinskih gubitaka:

• Pod. U slučaju nepostojanja prozračivog podrumskog prostora, gubitke kroz pod i temelj možemo zanemariti.
• Prozori. Dvokomorna staklena jedinica “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R_o = 0.75. Površina ostakljenja S_o = 40 m².
• Zidovi. Površina uzdužnog (bočnog) zida iznosi 10 * 3.5 = 35 m². Površina poprečnog (prednjeg) zida iznosi 8.5 * 3.5 + 8.5² * tg(30) / 4 = 40 m². Dakle, ukupna površina perimetra zgrade iznosi 150 m², a uzimajući u obzir ostakljenje, tražena vrijednost S_s = 150 – 40 = 110 m².
• Zidovi. Glavni toplinsko-izolacijski materijali su lamelirano drvo debljine 200 mm (R_b = 1.27) i bazaltna izolacija debljine 150 mm (R_u = 3.95). Ukupni otpor prijenosu topline za zid R_s = R_b + R_u = 5.22.
• Krov. Izolacija u potpunosti prati oblik krova. Površina krovišta bez prepusta S_k = 10 * 8.5 / cos (30) = 98 m².
• Krov. Glavni toplinsko-izolacijski materijali su obloga debljine 12.5 mm (R_v = 0.07) i bazaltna izolacija debljine 200 mm (R_u = 5.27). Ukupni otpor prijenosu topline za krov R_k = R_v + R_u = 5.34.
• Ventilacija. Neka se protok zraka izračuna ne prema površini kuće, već uzimajući u obzir zahtjeve da se osigura vrijednost od najmanje 30 m³ po osobi na sat. Budući da u vikendici stalno žive 4 osobe, L = 30 * 4 = 120 m³ / h.

Korak 2. Izračunajmo potrebnu snagu kotla. Ako je oprema već kupljena, ovaj korak se može preskočiti.

Za naše izračune potrebno je znati samo dva pokazatelja plinskog kotla: učinkovitost i nazivnu snagu. Oni moraju biti navedeni u putovnici uređaja.

Temperatura najhladnijeg petodnevnog razdoblja iznosi “–41 °C”. Ugodnu temperaturu uzimamo kao “+24 °C”. Dakle, prosječna razlika temperatura tijekom tog razdoblja iznosi dT = 65 °C.

Izračunajmo gubitke topline:

• kroz prozore: Q_o = S_o * dT / R_o = 40 * 65 / 0,75 = 3467 W;
• kroz zidove: Q_s = S_s * dT / R_s = 110 * 65 / 5,22 = 1370 W;
• kroz krov: Q_k = S_k * dT / R_k = 98 * 65 / 5,34 = 1199 W;
• zbog ventilacije: Q_v = L * q * c * dT = 120 * 1,3 * 0,28 * 65 = 2839 W.

Ukupni gubici topline cijele kuće tijekom hladnog petodnevnog razdoblja iznose:

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

Dakle, za ovu modelnu kuću može se odabrati plinski kotao s parametrom maksimalne toplinske snage jednakim 10-12 kW. Ako se plin koristi i za opskrbu toplom vodom, tada će se morati uzeti uređaj većeg kapaciteta.

Korak 3. Izračunajmo trajanje razdoblja grijanja i prosječne gubitke topline.

Pod hladnim godišnjim dobom, kada je potrebno grijanje, podrazumijeva se sezona s prosječnim dnevnim temperaturama ispod 8-10 °C. Stoga se za izračune mogu uzeti ili stupci br. 11-12 ili stupci br. 13-14 tablice 1 SNiP 23-01-99.

Ovaj izbor ostaje na vlasnicima vikendice. Pritom neće biti značajne razlike u godišnjoj potrošnji goriva. U našem slučaju zadržat ćemo se na razdoblju s temperaturom nižom od “+10 °C”. Trajanje ovog razdoblja iznosi 235 dana ili E = 5640 sati.

Kod centraliziranog grijanja uključivanje i isključivanje dovoda toplinske energije odvija se prema utvrđenim normama. Jedna od prednosti privatne kuće je pokretanje načina grijanja po želji stanara.

Gubici topline kuće za prosječnu temperaturu tijekom tog razdoblja izračunavaju se kao u koraku 2, samo parametar dT = 24 – (– 6,7) = 30,7 °C. Nakon izračuna dobivamo Q = 4192 W.

Korak 4. Izračunajmo volumen potrošenog plina.

Neka iskoristivost kotla K = 0,92. Tada će volumen potrošenog plina (pri prosječnim vrijednostima minimalne ogrijevne vrijednosti plinske smjese) tijekom hladnog razdoblja iznositi:

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

Znajući cijene plina, možemo izračunati i financijske troškove grijanja.

Zaključci i koristan video na temu

Smanjenje potrošnje plina otklanjanjem pogrešaka povezanih s izolacijom kuće. Stvarni primjer:

Potrošnja plina pri poznatoj toplinskoj snazi:

Sve izračune gubitaka topline možete provesti samostalno samo kada su poznata toplinsko-izolacijska svojstva materijala od kojih je kuća izgrađena. Ako je zgrada stara, prvo je potrebno provjeriti ima li smrzavanja i otkloniti uočene probleme.

Nakon toga, pomoću formula prikazanih u članku, možete izvršiti izračun potrošnje plina s visokom preciznošću.

Molimo ostavite komentare u bloku za povratne informacije ispod. Postavite fotografije vezane uz temu članka, postavite pitanja o zanimljivim točkama. Podijelite korisne informacije koje bi mogle biti korisne posjetiteljima naše web stranice.