Gasforbrug til opvarmning af et hus på 200 m²: bestemmelse af omkostninger ved brug af hoved- og flaskebrændstof
Ejere af mellemstore og store sommerhuse skal planlægge udgifter til vedligeholdelse af deres bolig.Derfor opstår ofte opgaven med at beregne gasforbruget til opvarmning af et hus på 200 m2 eller større område. Den originale arkitektur tillader normalt ikke at bruge analogimetoden og finde færdige beregninger.
Der er dog ingen grund til at betale penge for at løse dette problem. Du kan selv lave alle beregningerne. Dette vil kræve kendskab til nogle regler, samt forståelse for fysik og geometri på skoleniveau.
Vi hjælper dig med at forstå dette presserende problem for hjemmeøkonomen. Vi vil fortælle dig, hvilke formler der bruges til at lave beregninger, hvilke egenskaber du skal vide for at få resultatet. Artiklen, vi præsenterede, giver eksempler, på grundlag af hvilke det bliver lettere at lave dine egne beregninger.
Artiklens indhold:
Finde mængden af energitab
For at bestemme mængden af energi, som et hus mister, er det nødvendigt at kende områdets klimatiske egenskaber, den termiske ledningsevne af materialer og ventilationsstandarder. Og for at beregne det nødvendige volumen gas er det nok at kende dens brændværdi. Det vigtigste i dette arbejde er opmærksomhed på detaljer.
Opvarmning af en bygning skal kompensere for varmetab, der opstår af to hovedårsager: varmelækage omkring husets omkreds og indstrømningen af kold luft gennem ventilationssystemet.Begge disse processer er beskrevet med matematiske formler, som du kan bruge til at udføre dine egne beregninger.
Termisk ledningsevne og termisk modstand af materialet
Ethvert materiale kan lede varme. Intensiteten af dens transmission udtrykkes gennem varmeledningskoefficienten λ (W/(m × °C)). Jo lavere den er, jo bedre er strukturen beskyttet mod frost om vinteren.
Bygninger kan dog stables eller isoleres med materiale af varierende tykkelse. Derfor bruges varmeoverførselsmodstandskoefficienten i praktiske beregninger:
R (m2 × °C/W)
Det er relateret til termisk ledningsevne ved følgende formel:
R = h/λ,
Hvor h – materialetykkelse (m).
Eksempel. Lad os bestemme modstandskoefficienten mod varmeoverførsel af porebetonblokke af klasse D700 af forskellige bredder ved λ = 0.16:
- bredde 300 mm: R = 0.3 / 0.16 = 1.88;
- bredde 400 mm: R = 0.4 / 0.16 = 2.50.
Til isoleringsmaterialer og vinduesblokke, kan både varmeledningskoefficienten og varmeoverførselsmodstandskoefficienten angives.
Hvis den omsluttende struktur består af flere materialer, så opsummeres koefficienterne for dets individuelle lag ved bestemmelse af varmeoverførselsmodstandskoefficienten for hele "tærten".
Eksempel. Muren er bygget af porebetonblokke (λb = 0,16), tykkelse 300 mm. Det er isoleret udvendigt ekstruderet polystyrenskum (λs = 0,03) 50 mm tyk, og indersiden er foret med klapplade (λv = 0,18), 20 mm tyk.
Nu kan du beregne den samlede varmeoverførselsmodstandskoefficient:
R = 0.3 / 0.16 + 0.05 / 0.03 + 0.02 / 0.18 = 1.88 + 1.66 + 0.11 = 3.65.
Bidraget fra lag, der er ubetydelige i forhold til parameteren "varmebesparelse", kan negligeres.
Beregning af varmetab gennem klimaskærme
Varmetab Q (W) på tværs af en homogen overflade kan beregnes som følger:
Q = S × dT / R,
Hvor:
- S – område af overfladen under overvejelse (m2);
- dT – temperaturforskel mellem luften i og uden for rummet (°C);
- R – modstandskoefficient mod varmeoverførsel af overfladen (m2 * °C/W).
For at bestemme den samlede indikator for alle varmetab skal du udføre følgende trin:
- vælg områder, der er homogene med hensyn til varmeoverførselsmodstandskoefficient;
- beregne deres arealer;
- bestemme termiske modstandsindikatorer;
- beregne varmetab for hver sektion;
- opsummere de opnåede værdier.
Eksempel. Hjørneværelse 3 × 4 meter på øverste etage med koldt loftsrum. Den endelige loftshøjde er 2,7 meter. Der er 2 vinduer, der måler 1 × 1,5 m.
Lad os finde varmetabet gennem omkredsen ved en lufttemperatur inde i "+25 °С", og udenfor - "–15 °С":
- Lad os vælge områder, der er homogene med hensyn til modstandskoefficient: loft, væg, vinduer.
- Loftsareal SP = 3 × 4 = 12 m2. Vinduesareal SO = 2 × (1 × 1,5) = 3 m2. Vægområde SMed = (3 + 4) × 2.7 – SO = 29,4 m2.
- Loftets termiske modstandskoefficient er sammensat af loftet (plade 0,025 m tyk), isolering (mineraluldsplader 0,10 m tyk) og trægulvet på loftet (træ og krydsfiner med en samlet tykkelse på 0,05 m): RP = 0,025 / 0,18 + 0,1 / 0,037 + 0,05 / 0,18 = 3,12. For vinduer er værdien taget fra passet til et termorude: RO = 0,50. For en væg bygget som i det foregående eksempel: RMed = 3.65.
- QP = 12 × 40 / 3,12 = 154 W. QO = 3 × 40 / 0,50 = 240 W. QMed = 29,4 × 40 / 3,65 = 322 W.
- Generelle varmetab af modelrummet gennem bygningens klimaskærm Q = QP + QO + QMed = 716 W.
Beregning ved hjælp af ovenstående formler giver en god tilnærmelse, forudsat at materialet opfylder de erklærede varmeledningsevnekvaliteter, og der ikke er nogen fejl, der kan begås under konstruktionen. Problemet kan også være ældning af materialer og husets struktur som helhed.
Typisk væg- og taggeometri
Ved bestemmelse af varmetab er det sædvanligt at tage de lineære parametre (længde og højde) af en struktur internt snarere end eksternt. Det vil sige, at når man beregner varmeoverførsel gennem et materiale, tages kontaktområdet med varm i stedet for kold luft i betragtning.
Således, for eksempel med husdimensioner på 8 × 10 meter og en vægtykkelse på 0,3 meter, er den indvendige omkreds således Pint = (9,4 + 7,4) × 2 = 33,6 m, og den ydre Pydre = (8 + 10) × 2 = 36 m.
Mellemgulvsloftet har normalt en tykkelse på 0,20 til 0,30 m. Derfor vil højden af de to etager fra gulvet i den første til loftet på den anden udefra være ens. Hydre = 2,7 + 0,2 + 2,7 = 5,6 m. Tilføjer du kun den endelige højde, får du en mindre værdi: Hint = 2,7 + 2,7 = 5,4 m. Mellemgulvsloftet, i modsætning til væggene, har ikke isoleringsfunktionen, så til beregninger skal du tage Hydre.
Til to-etagers huse med dimensioner på ca. 200 m2 forskellen mellem arealet af væggene inde og ude er fra 6 til 9%. Tilsvarende tager de indre dimensioner højde for de geometriske parametre for taget og lofterne.
Beregning af vægområdet for hytter med simpel geometri er elementært, da fragmenterne består af rektangulære sektioner og gavle af lofts- og loftrum.
Når man beregner varmetab gennem et tag, er det i de fleste tilfælde nok at anvende formler til at finde arealer af en trekant, rektangel og trapez.
Arealet af det lagt tag kan ikke tages i betragtning ved bestemmelse af varmetab, da det også går til udhængene, som ikke tages i betragtning i formlen. Derudover placeres ofte materialet (for eksempel tagpap eller profileret galvaniseret plade) med et let overlap.
Vinduernes rektangulære geometri giver heller ikke problemer i beregningerne. Hvis termoruderne har en kompleks form, kan deres område ikke beregnes, men kan findes ud fra produktpasset.
Varmetab gennem gulv og fundament
Beregning af varmetab til jorden gennem gulvet i underetagen, samt gennem vægge og gulv i kælderen, beregnes efter reglerne foreskrevet i bilag "E" til SP 50.13330.2012. Faktum er, at hastigheden af varmeudbredelsen i jorden er meget lavere end i atmosfæren, så jord kan også betinget klassificeres som isoleringsmaterialer.
Men da de har en tendens til at fryse, er gulvarealet opdelt i 4 zoner. Bredden af de første tre er 2 meter, og den fjerde inkluderer den resterende del.
For hver zone bestemmes varmeoverførselsmodstandskoefficienten tilføjet af jorden:
- zone 1: R1 = 2.1;
- zone 2: R2 = 4.3;
- zone 3: R3 = 8.6;
- zone 4: R4 = 14.2.
Hvis gulvene er isolerede, derefter for at bestemme den overordnede koefficient for termisk modstand tilføjes isolerings- og jordindikatorerne.
Eksempel. Lad et hus med udvendige mål på 10 × 8 m og en vægtykkelse på 0,3 meter have en kælder med en dybde på 2,7 meter. Dens loft er placeret i jordoverfladen. Det er nødvendigt at beregne varmetab til jorden ved en indvendig lufttemperatur på "+25 °C" og en ekstern lufttemperatur på "-15 °C".
Lad væggene være lavet af FBS blokke, 40 cm tykke (λf = 1,69). Indersiden er foret med brædder 4 cm tykke (λd = 0,18). Kældergulvet er fyldt med ekspanderet lerbeton, 12 cm tyk (λTil = 0,70). Så er den termiske modstandskoefficient for sokkelvæggene: RMed = 0,4 / 1,69 + 0,04 / 0,18 = 0,46, og gulvet RP = 0.12 / 0.70 = 0.17.
Husets indvendige mål bliver 9,4 × 7,4 meter.
Lad os beregne arealerne og varmeoverførselsmodstandskoefficienterne efter zone:
- Zone 1 går kun langs væggen. Den har en omkreds på 33,6 m og en højde på 2 m. Derfor S1 = 33.6 × 2 = 67.2. Rz1 = RMed + R1 = 0.46 + 2.1 = 2.56.
- Zone 2 langs væggen. Den har en omkreds på 33,6 m og en højde på 0,7 m. Derfor S2c = 33.6 × 0.7 = 23.52. Rz2s = RMed + R2 = 0.46 + 4.3 = 4.76.
- Zone 2 efter etage. S2 p = 9.4 × 7.4 – 6.8 × 4.8 = 36.92. Rz2p = RP + R2 = 0.17 + 4.3 = 4.47.
- Zone 3 går kun på gulvet. S3 = 6.8 × 4.8 – 2.8 × 0.8 = 30.4. Rz3 = RP + R3 = 0.17 + 8.6 = 8.77.
- Zone 4 går kun på gulvet. S4 = 2.8 × 0.8 = 2.24. Rz4 = RP + R4 = 0.17 + 14.2 = 14.37.
Varmetab fra kælderen Q = (S1 / Rz1 + S2c / Rz2s + S2 p / Rz2p + S3 / Rz3 + S4 / Rz4) × dT = (26,25 + 4,94 + 8,26 + 3,47 + 0,16) × 40 = 1723 W.
Regnskab for uopvarmede lokaler
Ofte opstår der ved beregning af varmetab en situation, hvor huset har et uopvarmet, men isoleret rum. I dette tilfælde sker energioverførsel i to trin. Lad os overveje denne situation ved at bruge eksemplet på et loft.
Hovedproblemet er, at gulvarealet mellem loftet og den øverste etage er forskelligt fra tag og gavle. I dette tilfælde er det nødvendigt at bruge varmeoverførselsbalancetilstanden Q1 = Q2.
Det kan også skrives på følgende måde:
K1 ×(T1 – T#) = K2 ×(T# – T2),
Hvor:
- K1 = S1 / R1 + … + Sn / Rn til afdækning mellem den varme del af huset og det kolde rum;
- K2 = S1 / R1 + … + Sn / Rn til bro mellem et kølerum og gaden.
Ud fra ligheden af varmeoverførsel finder vi den temperatur, der vil blive etableret i et kølerum ved kendte værdier i huset og udenfor. T# = (K1 × T1 + K2 × T2) / (K1 + K2). Herefter erstatter vi værdien i formlen og finder varmetabet.
Eksempel. Lad husets indvendige størrelse være 8 x 10 meter. Tagvinkel – 30°. Den indendørs lufttemperatur er "+25 °C", og udenfor - "-15 °C".
Vi beregner den termiske modstandskoefficient for loftet som i eksemplet givet i afsnittet til beregning af varmetab gennem bygningskonvolutter: RP = 3,65. Overlapningsområdet er 80 m2, Derfor K1 = 80 / 3.65 = 21.92.
Tagareal S1 = (10 × 8) / cos(30) = 92,38. Vi beregner den termiske modstandskoefficient under hensyntagen til tykkelsen af træet (beklædning og efterbehandling - 50 mm) og mineraluld (10 cm): R1 = 2.98.
Vinduesareal til gavl S2 = 1,5.For et almindeligt to-kammer termoruder, termisk modstand R2 = 0,4. Beregn arealet af frontonen ved hjælp af formlen: S3 = 82 × tg(30) / 4 – S2 = 7,74. Varmeoverførselsmodstandskoefficienten er den samme som tagets: R3 = 2.98.
Lad os beregne koefficienten for taget (ikke at glemme, at antallet af gavle er to):
K2 = S1 / R1 + 2 × (S2 / R2 + S3 / R3) = 92.38 / 2.98 + 2 × (1.5 / 0.4 + 7.74 / 2.98) = 43.69.
Lad os beregne lufttemperaturen på loftet:
T# = (21,92 × 25 + 43,69 × (–15)) / (21,92 + 43,69) = –1,64 °C.
Lad os erstatte den opnåede værdi i en af formlerne til beregning af varmetab (forudsat at de er lige i balance) og få det ønskede resultat:
Q1 = K1 × (T1 – T#) = 21,92 × (25 – (–1,64)) = 584 W.
Køling gennem ventilation
Et ventilationssystem er installeret for at opretholde et normalt mikroklima i huset. Dette fører til strømmen af kold luft ind i rummet, hvilket også skal tages i betragtning ved beregning af varmetab.
Krav til ventilationsvolumen er specificeret i flere regulatoriske dokumenter. Når du designer det interne system af et sommerhus, skal du først og fremmest tage hensyn til kravene i §7 SNiP 41-01-2003 og §4 SanPiN 2.1.2.2645-10.
Da den generelt accepterede måleenhed for varmetab er watt, luftens varmekapacitet c (kJ / kg × °C) skal reduceres til dimensionen "B × h / kg × °C". For luft ved havoverfladen kan vi tage værdien c = 0,28 W × h / kg × ° C.
Da ventilationsvolumen måles i kubikmeter i timen, er det også nødvendigt at kende lufttætheden q (kg/m3). Ved normalt atmosfærisk tryk og gennemsnitlig luftfugtighed kan denne værdi tages som q = 1,30 kg/m3.
Energiforbrug til at kompensere for varmetab på grund af ventilation kan beregnes ved hjælp af følgende formel:
Q = L × q × c × dT = 0,364 × L × dT,
Hvor:
- L – luftstrøm (m3 /h);
- dT – temperaturforskel mellem rum og indgående luft (°C).
Hvis kold luft kommer direkte ind i huset, så:
dT = T1 – T2,
Hvor:
- T1 - indendørs temperatur;
- T2 - udetemperatur.
Men for store genstande ventilationssystemet normalt integrere en recuperator (varmeveksler). Det giver dig mulighed for betydeligt at spare energiressourcer, da delvis opvarmning af den indkommende luft opstår på grund af temperaturen på udløbsstrømmen.
Effektiviteten af sådanne enheder måles i deres effektivitet k (%). I dette tilfælde vil den foregående formel have formen:
dT = (T1 – T2) × (1 – k / 100).
Beregning af gasforbrug
At vide totalt varmetab, kan du ganske enkelt beregne det nødvendige forbrug af naturgas eller flydende gas til opvarmning af et hus med et areal på 200 m2.
Mængden af frigivet energi, ud over mængden af brændstof, påvirkes af dens brændværdi. For gas afhænger denne indikator af fugtigheden og den kemiske sammensætning af den leverede blanding. Der er højere (Hh) og lavere (Hl) brændværdi.
For at beregne mængden af brændstof, der garanteret er nok til opvarmning, erstattes værdien af den lavere brændværdi, som kan fås fra gasleverandøren, i formlen. Standardenheden til måling af brændværdi er "mJ/m"3" eller "mJ/kg". Men da måleenhederne for både kedeleffekt og varmetab fungerer med watt, ikke joule, er det nødvendigt at udføre en konvertering under hensyntagen til, at 1 mJ = 278 W × h.
Hvis værdien af blandingens lavere brændværdi er ukendt, er det tilladt at tage følgende gennemsnitlige tal:
- for naturgas Hl = 9,3 kW × h/m3;
- for flydende gas Hl = 12,6 kW × h/kg.
En anden indikator, der kræves til beregninger, er kedeleffektivitet K. Det måles normalt som en procentdel. Den endelige formel for gasforbrug over en periode E h) har følgende form:
V = Q × E / (Hl × K / 100).
Perioden, hvor centralvarmen er tændt i huse, bestemmes af den gennemsnitlige daglige lufttemperatur.
Hvis det i løbet af de sidste fem dage ikke overstiger "+ 8 °C", skal varmeforsyningen til huset sikres i henhold til dekret fra Den Russiske Føderations regering nr. 307 af 13. maj 2006. For private huse med autonom opvarmning bruges disse tal også ved beregning af brændstofforbrug.
Nøjagtige data om antallet af dage med en temperatur ikke højere end "+ 8 ° C" for området, hvor hytten blev bygget, kan findes i den lokale afdeling af Hydrometeorological Center.
Hvis huset ligger tæt på et stort befolket område, så er det lettere at bruge bordet. 1. SNiP 23-01-99 (spalte nr. 11). Ved at gange denne værdi med 24 (timer pr. dag) får vi parameteren E fra gasflowberegningsligningen.
Hvis mængden af lufttilstrømning og temperaturen inde i lokalerne er konstant (eller med mindre udsving), vil varmetab både gennem klimaskærmen og på grund af ventilation af lokalerne være direkte proportional med udelufttemperaturen.
Derfor for parameteren T2 i ligningerne til beregning af varmetab kan du tage værdien fra kolonne nr. 12 i tabellen. 1. SNiP 23-01-99.
Eksempel på et sommerhus på 200 m2
Lad os beregne gasforbruget til et sommerhus nær Rostov-on-Don. Opvarmningsperiodens varighed: E = 171 × 24 = 4104 timer Gennemsnitlig udendørstemperatur T2 = – 0,6 °С. Ønsket temperatur i huset: T1 = 24 °C.
Trin 1. Lad os beregne varmetab gennem omkredsen uden at tage hensyn til garagen.
For at gøre dette vælger vi homogene områder:
- Vindue. Der er i alt 9 vinduer på 1,6 × 1,8 m, et vindue på 1,0 × 1,8 m og 2,5 runde vinduer på 0,38 m.2 hver. Samlet vinduesareal: Svindue = 28,60 m2. Ifølge produktpasset Rvindue = 0,55. Derefter Qvindue = 1279 W.
- Døre. Der er 2 isolerede døre, der måler 0,9 x 2,0 m. Deres areal er: Sdøre = 3,6 m2. Ifølge produktpasset Rdøre = 1,45. Derefter Qdøre = 61 W.
- Blank væg. Sektion "ABVGD": 36,1 × 4,8 = 173,28 m2. Afsnit "JA": 8,7 × 1,5 = 13,05 m2. Sektion "DEZH": 18,06 m2. Taggavlareal: 8,7 × 5,4 / 2 = 23,49. Samlet areal af den tomme væg: Svæg = 251.37 – Svindue – Sdøre = 219,17 m2. Væggene er udført i 40 cm tyk porebeton og hule mursten. Rvægge = 2,50 + 0,63 = 3,13. Derefter Qvægge = 1723 W.
Samlet varmetab gennem omkredsen:
Qperim = Qvindue + Qdøre + Qvægge = 3063 W.
Trin 2. Lad os beregne varmetabet gennem taget.
Isoleringen er massiv drejning (35 mm), mineraluld (10 cm) og foring (15 mm). Rtage = 2,98. Tagareal over hovedbygningen: 2 × 10 × 5,55 = 111 m2, og over fyrrummet: 2,7 × 4,47 = 12,07 m2. Total Stage = 123,07 m2. Derefter Qtage = 1016 W.
Trin 3. Lad os beregne varmetabet gennem gulvet.
Modstand mod varmeoverførsel er tilvejebragt af ru gulvbrædder og krydsfiner under laminatet (5 cm i alt), samt basaltisolering (5 cm). Rkøn = 1,72. Så vil varmetabet gennem gulvet være lig med:
Qetage = (S1 / (Retage + 2.1) + S2 / (Retage + 4.3) + S3 / (Retage + 2.1)) × dT = 546 W.
Trin 4. Lad os beregne varmetabet gennem en kold garage. Dens gulv er ikke isoleret.
Varme trænger ind fra et opvarmet hus på to måder:
- Gennem en bærende væg. S1 = 28.71, R1 = 3.13.
- Gennem muret skillevæg med fyrrum. S2 = 11.31, R2 = 0.89.
Vi får K1 = S1 / R1 + S2 / R2 = 21.88.
Varmen slipper ud fra garagen til ydersiden som følger:
- Gennem vinduet. S1 = 0.38, R1 = 0.55.
- Gennem porten. S2 = 6.25, R2 = 1.05.
- Gennem muren. S3 = 19.68, R3 = 3.13.
- Gennem taget. S4 = 23.89, R4 = 2.98.
- Gennem gulvet Zone 1. S5 = 17.50, R5 = 2.1.
- Gennem gulvet Zone 2. S6 = 9.10, R6 = 4.3.
Vi får K2 = S1 / R1 + … + S6 / R6 = 31.40
Lad os beregne temperaturen i garagen, afhængigt af balancen mellem varmeoverførsel: T# = 9,2 °C. Så vil varmetabet være lig med: Qgarage = 324 W.
Trin 5. Lad os beregne varmetab på grund af ventilation.
Lad det beregnede ventilationsvolumen for et sådant sommerhus med 6 personer, der bor i det, være lig med 440 m3/time. Systemet har en recuperator med en virkningsgrad på 50 %. Under disse varmetabsforhold: Qaftræk = 1970 W.
Trin. 6. Lad os bestemme det samlede varmetab ved at lægge alle lokale værdier sammen: Q = 6919 W.
Trin 7 Lad os beregne mængden af gas, der kræves for at opvarme et modelhus om vinteren med en kedeleffektivitet på 92%:
- Naturgas. V = 3319 m3.
- Flydende gas. V = 2450 kg.
Efter beregninger kan du analysere de økonomiske omkostninger ved opvarmning og gennemførligheden af investeringer med henblik på at reducere varmetabet.
Konklusioner og nyttig video om emnet
Termisk ledningsevne og modstand mod varmeoverførsel af materialer. Regneregler for vægge, tag og gulv:
Den sværeste del af beregningerne til at bestemme mængden af gas, der kræves til opvarmning, er at finde varmetabet af den opvarmede genstand. Her skal du først og fremmest nøje overveje geometriske beregninger.
Hvis de økonomiske omkostninger ved opvarmning virker for høje, så bør du tænke på yderligere isolering af huset. Desuden viser varmetabsberegninger klart frysestrukturen.
Efterlad venligst kommentarer i blokken nedenfor, stil spørgsmål om uklare eller interessante punkter, og post billeder relateret til artiklens emne. Del din egen erfaring med at udføre beregninger for at bestemme varmeomkostningerne. Det er muligt, at dit råd vil være meget nyttigt for besøgende på webstedet.