Átlagos gázfogyasztás 150 m²-es ház fűtésére: számítási példa és hőtechnikai képletek áttekintése

A fűtési szezon finanszírozása jelentős részt képez a lakásfenntartásra fordított költségvetésből. Ismerve a gáz árát és egy 150 m²-es ház fűtésének átlagos fogyasztását, meglehetősen pontosan meghatározhatók a helyiségek fűtésének költségei. Ezeket a számításokat könnyen elvégezheti saját maga anélkül, hogy hőtechnikusok szolgáltatásait fizetné.

Ön mindent megtudhat a gázfogyasztási normákról és a kék tüzelőanyag-fogyasztás számítási módjairól az általunk bemutatott cikkből. Elmondjuk, mennyi energiára lesz szükség a ház fűtési szezonban fellépő hőveszteségeinek kompenzálásához. Megmutatjuk, milyen képleteket kell használnia a számítások során.

Vidéki házak fűtése

A ház fűtéséhez szükséges gázfogyasztás számításakor a legnehezebb feladat a hőveszteség kiszámítása lesz, amelyet a fűtési rendszernek működése során teljes mértékben kompenzálnia kell.

A hőveszteség összetettsége függ az éghajlattól, az épület szerkezeti sajátosságaitól, a felhasznált anyagoktól és a szellőzőrendszer működési paramétereitől.

A kompenzálandó hőmennyiség számítása

Bármely épület fűtési rendszerének kompenzálnia kell a hideg időszakban keletkező hőveszteségeket Q (W). Ezek két okból következnek be:

1. hőcsere a ház kerülete mentén;
2. hőveszteség a hideg levegő beáramlása következtében a szellőzőrendszeren keresztül.

Formailag a falon és a tetőn keresztüli hőveszteségek Q_tp a következő képlettel számíthatók:

Q_tp = S * dT / R,

ahol:

• S – a felület területe (m²);
• dT – a szoba és a külső levegő közötti hőmérsékletkülönbség (°C);
• R – az anyagok hőátadás-ellenállási mutatója (m² * °C / W).

Az utolsó mutató (amelyet “hőellenállási együtthatónak” is neveznek) az építőanyagokhoz vagy termékekhez mellékelt táblázatokból vehető.

A hőszigetelt üvegezés típusa jelentősen befolyásolja a ház hőveszteségi mutatóját. A hőszigetelt ablakok magas ára az üzemanyag-megtakarítás révén igazolódik.

Példa. Tegyük fel, hogy a szoba külső falának területe 12 m², amelyből 2 m² ablak.

A hőátadás-ellenállási mutatók a következők:

• Gázbeton tömbök D400: R = 3.5.
• Kétkamrás argonnal töltött hőszigetelő üveg “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R = 0.75.

Ebben az esetben “+22°C” szobahőmérséklet és “–30°C” külső hőmérséklet mellett a szoba külső falának hővesztesége a következő:

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

Ez a számítás csak akkor ad helyes eredményt, ha nincs ellenőrizetlen légcsere (infiltráció).

Ez a következő esetekben fordulhat elő:

• Szerkezeti hibák, mint például az ablakkeretek falhoz való laza illeszkedése vagy a szigetelőanyag leválása. Ezeket meg kell szüntetni.
• Az épület öregedése, aminek következtében a falazatban repedések, törések vagy üregek keletkeznek. Ebben az esetben korrekciós tényezőket kell bevezetni az anyagok hőátadási ellenállásának mutatójába.

Ugyanígy kell meghatározni a tetőn keresztüli hőveszteséget, ha az objektum a legfelső emeleten található. A padlón keresztül csak akkor történik számottevő energiaveszteség, ha van egy fűtetlen, szellőző pincehelyiség, például egy garázs. A földbe gyakorlatilag nem távozik hő.

A többrétegű anyagok hőátadási ellenállásának mutatójának kiszámításához össze kell adni az egyes rétegek mutatóit. A számításokhoz általában csak a legkevésbé hővezető anyagokat veszik.

Nézzük a hőveszteség második okát – az épület szellőzését. A befúvott levegő felmelegítéséhez szükséges energiafogyasztást (Q_v) a következő képlettel lehet kiszámítani:

Q_v = L * q * c * dT, ahol:

• L – a levegő áramlási sebessége (m³ / h);
• q – a levegő sűrűsége (kg / m³);
• c – a belépő levegő fajlagos hőkapacitása (kJ / kg *°C);
• dT – a szoba és a külső levegő közötti hőmérsékletkülönbség (°C).

A levegő fajlagos hőkapacitása a számunkra érdekes hőmérsékleti tartományban [–50.. +30 °C] 1.01 kJ / kg *°C, vagy a kívánt mértékegységre átszámítva: 0.28 W * h / kg *°C. A levegő sűrűsége a hőmérséklettől és a nyomástól függ, de a számításokhoz az 1.3 kg / m³ érték vehető.

Példa. Egy 12 m²-es szoba esetében, ugyanazzal a hőmérsékletkülönbséggel, mint az előző példában, a szellőzés miatti hőveszteség a következő:

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

A tervezők a levegő áramlási sebességét az SNiP 41-01-2003 szerint veszik (példánkban 3 m³ / h 1 m² lakószoba területre), de ezt az értéket az épület tulajdonosa jelentősen csökkentheti.

Összesen a modellszoba teljes hővesztesége:

Q = Q_tp + Q_v = 969 W.

A napi, heti vagy havi hőveszteség kiszámításához ismerni kell ezen időszakok átlaghőmérsékletét.

A fenti képletekből látható, hogy az elfogyasztott gáz mennyiségének kiszámítását rövid időtartamra, valamint a teljes hideg évszakra is a fűtött objektum elhelyezkedésének éghajlatát figyelembe véve kell elvégezni. Ezért a jól bevált tipikus megoldásokat csak hasonló természeti feltételek esetén lehet alkalmazni.

A hasonló éghajlati paraméterek meghatározásához használhatja a téli időszak havi átlaghőmérsékleti térképeit. Ezeket könnyen megtalálhatja az interneten.

Összetett házgeometria és a kivitelezésnél és szigetelésnél alkalmazott anyagok sokfélesége esetén a szükséges hőmennyiség kiszámításához igénybe veheti szakemberek szolgáltatásait.

A hőveszteség minimalizálásának módjai

A ház fűtésének költségei a fenntartási költségek jelentős részét teszik ki. Ezért ésszerű elvégezni bizonyos munkálatokat, amelyek a hőveszteség csökkentésére irányulnak a mennyezet szigetelése, a ház falai, a padló hőszigetelése és a kapcsolódó szerkezetek révén.

A külső és belső szigetelési sémák alkalmazása lehetővé teszi ennek a mutatónak a jelentős csökkentését. Ez különösen a falak és födémek erős kopásával rendelkező régi épületekre vonatkozik. Ugyanezek a polisztirolhab lapok nemcsak a fagyás csökkentését vagy teljes megszüntetését teszik lehetővé, hanem minimalizálják a levegő beszivárgását a védett burkolaton keresztül.

Szintén jelentős megtakarítást érhet el, ha nem kapcsolja a fűtéshez a ház nyári területeit, mint például a verandákat vagy a tetőtéri szintet. Ebben az esetben a ház fűtött részének kerülete jelentősen csökken.

A tetőtéri szint kizárólag nyári használata jelentősen megtakarítja a ház téli fűtésének költségeit. Ebben az esetben azonban a felső szint mennyezetének jól szigeteltnek kell lennie.

Ha szigorúan betartják a helyiségek szellőzési előírásait, amelyek az SNiP 41-01-2003 szabványban szerepelnek, akkor a légcseréből adódó hőveszteség nagyobb lesz, mint az épület falainak és tetőjének átfagyásából származó. Ezek a szabályok kötelezőek a tervezők és minden jogi személy számára, ha a helyiséget termelésre vagy szolgáltatásnyújtásra használják. A ház lakói azonban saját belátásuk szerint csökkenthetik a dokumentumban megadott értékeket.

Ezenkívül a kívülről érkező hideg levegő felmelegítésére hőcserélőket lehet használni az elektromos áramot vagy gázt fogyasztó készülékek helyett. Például egy egyszerű lemezes rekuperátor több mint felét megtakaríthatja az energiának, egy bonyolultabb, hőhordozós berendezés pedig körülbelül 75%-át.

A szükséges gázmennyiség meghatározása

Az égő gáznak kompenzálnia kell a hőveszteségeket. Ehhez a ház hőveszteségein kívül ismerni kell az égés során felszabaduló energia mennyiségét, amely a kazán hatásfokától és a keverék fűtőértékétől függ.

A kazán kiválasztásának szabálya

A fűtőberendezés kiválasztását a ház hőveszteségének figyelembevételével kell elvégezni. Elégnek kell lennie arra az időszakra, amikor elérik az éves minimum hőmérsékletet. A padló- vagy fali gázkazán adatlapján ezt a „névleges hőteljesítmény” paraméter feleli meg, amelyet a háztartási készülékeknél kW-ban mérnek.

Mivel minden építmény hőtehetetlenséggel rendelkezik, a szükséges kazánteljesítmény kiszámításához általában a leghidegebb ötnapos időszak mutatóját veszik minimális hőmérsékletként. Egy adott helység esetében ezt a meteorológiai adatokat gyűjtő és feldolgozó szervezetektől, vagy az SNiP 23-01-99 (4. oszlop) 1. táblázatából lehet megtudni.

Részlet az SNiP 23-01-99 1. táblázatából. Segítségével megszerezhetők a fűtött objektum elhelyezkedésének éghajlati adatai.

Ha a kazán teljesítménye meghaladja a helyiség fűtéséhez elegendő mutatót, az nem vezet a gázfogyasztás növekedéséhez. Ebben az esetben a berendezés üzemszünete hosszabb lesz.

Néha indokolt lehet egy kicsit kisebb teljesítményű kazánt választani. Ezek a készülékek mind a vásárláskor, mind az üzemeltetés során lényegesen olcsóbbak lehetnek. Ebben az esetben azonban rendelkezni kell egy tartalék hőforrással (például egy hőlégfúvó, benzines generátorral kiegészítve), amelyet erős fagyok esetén lehet használni.

A kazán hatékonyságának és gazdaságosságának fő mutatója a hatásfok. A modern háztartási berendezéseknél ez 88–95% közötti tartományban van. A hatásfok a készülék adatlapján van feltüntetve, és a gázfogyasztás kiszámításakor használják.

A hőfejlődés képlete

Ahhoz, hogy helyesen kiszámítsuk a kb. 150 m² területű ház fűtéséhez szükséges földgáz vagy cseppfolyós gáz fogyasztását, meg kell ismerni még egy mutatót – a betáplált üzemanyag fűtőértékét (égési hőjét). Az “SI” rendszer szerint ezt cseppfolyós gáz esetében J/kg-ban, földgáz esetében J/m³-ben mérik.

A gáztartályokat (cseppfolyós gáz tárolására szolgáló tartályokat) literben jellemzik. Ahhoz, hogy megtudjuk, hány kilogramm üzemanyag fér bele, a 0,54 kg / 1 liter arányt lehet alkalmazni.

Ennek a mutatónak két értéke van – az alacsonyabb fűtőérték (H_l) és a magasabb fűtőérték (H_h). Ez függ az üzemanyag nedvességtartalmától és hőmérsékletétől. A számításnál a H_l értéket veszik – ezt kell megtudni a gázszolgáltatótól.

Ha ilyen információ nem áll rendelkezésre, akkor a számításoknál a következő értékeket lehet elfogadni:

• földgáz esetén H_l = 33,5 MJ / m³;
• cseppfolyós gáz esetén H_l = 45,2 MJ / kg.

Figyelembe véve, hogy 1 MJ = 278 Wh, a következő fűtőértékeket kapjuk:

• földgáz esetén H_l = 9,3 kWh / m³;
• cseppfolyós gáz esetén H_l = 12,6 kWh / kg.

Egy adott időszak alatt elfogyasztott gáz mennyisége V (m³ vagy kg) a következő képlettel számítható ki:

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

• Q – az épület hővesztesége (kW);
• E – a fűtési időszak hossza (h);
• H_l – a gáz minimális fűtőértéke (kWh / m³);
• K – a kazán hatásfoka.

Cseppfolyós gáz esetén H_l mértékegysége kWh / kg.

Példa a gázfogyasztás kiszámítására

Példaként vegyünk egy tipikus előregyártott fa vázas, kétszintes nyaralót. Régió: Altaj határterület, Barnaul városa.

A nyaraló mérete: 10 × 8,5 m. A nyeregtető dőlésszöge 30°. Ez a projekt meleg tetőtérrel, viszonylag nagy üvegezett felülettel, pince és kiugró részek nélkül jellemezhető.

1. lépés. Számítsuk ki a ház alapvető paramétereit a hőveszteség számításához:

• Padló. Szellőztetett pince hiányában a padlón és alapozáson keresztüli hőveszteség elhanyagolható.
• Ablakok. Kétkamrás üvegezés “4М1 – 16Ar – 4М1 – 16Ar – 4I”: R_o = 0,75. Az üvegezett felület S_o = 40 m².
• Falak. A hosszanti (oldalsó) fal területe 10 * 3,5 = 35 m². A keresztirányú (homlokzati) fal területe 8,5 * 3,5 + 8,5² * tg(30) / 4 = 40 m². Így az épület kerületének teljes területe 150 m², és az üvegezést figyelembe véve a keresett érték S_s = 150 – 40 = 110 m².
• Falak. A fő hőszigetelő anyagok: 200 mm vastag ragasztott fa (R_b = 1,27) és 150 mm vastag bazaltgyapot (R_u = 3,95). A fal teljes hőátadási ellenállása R_s = R_b + R_u = 5,22.
• Tető. A szigetelés pontosan követi a tető formáját. A tetőfelület a túlnyúlások nélkül S_k = 10 * 8,5 / cos(30) = 98 m².
• Tető. A fő hőszigetelő anyagok: 12,5 mm vastag burkolat (R_v = 0,07) és 200 mm vastag bazaltgyapot (R_u = 5,27). A tető teljes hőátadási ellenállása R_k = R_v + R_u = 5,34.
• Szellőzés. A légáramlást ne a ház területe, hanem az egy főre jutó legalább 30 m³/óra érték biztosításának követelménye alapján számítsa ki. Mivel a házban állandó jelleggel 4 ember él, ezért L = 30 * 4 = 120 m³/óra.

2. lépés. Számítsa ki a kazán szükséges teljesítményét. Ha a berendezést már megvásárolta, akkor ezt a lépést kihagyhatja.

A számításokhoz csupán a gázkazán két mutatóját kell ismernie: a hatásfokot és a névleges teljesítményt. Ezeknek a készülék adatlapján kell szerepelniük.

A leghidegebb ötnapos időszak hőmérséklete “–41 °C”. A komfort hőmérsékletet vegyük “+24 °C”-nak. Így az átlagos hőmérséklet-különbség ebben az időszakban dT = 65 °C lesz.

Számítsa ki a hőveszteségeket:

• ablakon keresztül: Q_o = S_o * dT / R_o = 40 * 65 / 0,75 = 3467 W;
• falakon keresztül: Q_s = S_s * dT / R_s = 110 * 65 / 5,22 = 1370 W;
• tetőn keresztül: Q_k = S_k * dT / R_k = 98 * 65 / 5,34 = 1199 W;
• szellőzés miatt: Q_v = L * q * c * dT = 120 * 1,3 * 0,28 * 65 = 2839 W.

A teljes ház összes hővesztesége a hideg ötnapos időszakban a következő lesz:

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

Így ehhez a mintaházhoz választhat egy olyan gázkazánt, amelynek maximális hőteljesítménye 10-12 kW. Ha a gázt melegvíz-ellátásra is használják, akkor nagyobb teljesítményű készüléket kell választani.

3. lépés. Számítsa ki a fűtési időszak hosszát és az átlagos hőveszteségeket.

Fűtés szükségessége alatt azt az évszakot értjük, amikor a napi átlaghőmérséklet 8-10 °C alatt van. Ezért a számításokhoz veheti a 11-12. oszlopokat vagy a 13-14. oszlopokat az SNiP 23-01-99 1. táblázatából.

Ez a választás a ház tulajdonosainak döntésén múlik. Ebben az esetben nincs jelentős különbség az éves üzemanyag-fogyasztásban. A mi esetünkben maradjunk a “+10 °C” alatti hőmérsékletű időszaknál. Ennek az időszaknak a hossza 235 nap, azaz E = 5640 óra.

Központi fűtés esetén a hőhordozó adagolásának be- és kikapcsolása a megállapított előírások szerint történik. A magánház egyik előnye, hogy a fűtési módot a lakók kívánsága szerint lehet elindítani.

A ház hőveszteségét az időszak átlaghőmérsékletére ugyanúgy számítsa ki, mint a 2. lépésben, csak a dT paraméter = 24 – (–6,7) = 30,7 °C. A számítások elvégzése után Q = 4192 W értéket kap.

4. lépés. Számítsa ki a fogyasztott gáz mennyiségét.

Legyen a kazán hatásfoka K = 0,92. Ekkor az elfogyasztott gáz mennyisége (a gázkeverék minimális fűtőértékének átlagos mutatóit figyelembe véve) a hideg időszakban a következő lesz:

• földgáz esetén: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (9300 * 0,92) = 2763 m³;
• cseppfolyósított gáz esetén: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (12600 * 0,92) = 2040 kg.

A gáz árainak ismeretében a fűtés pénzügyi költségei is kiszámíthatók.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

A gázfogyasztás csökkentése a ház szigetelésével kapcsolatos hibák kiküszöbölésével. Valós példa:

Gázfogyasztás ismert hőteljesítmény esetén:

A hőveszteség-számításokat csak akkor végezheti el saját maga, ha ismertek annak az anyagnak a hőmegtartó tulajdonságai, amelyből a ház épült. Ha az épület régi, akkor mindenekelőtt ellenőrizni kell a fagyás szempontjából, és meg kell szüntetni a feltárt problémákat.

Ezt követően a cikkben bemutatott képletek segítségével nagy pontossággal számíthatja ki a gázfogyasztást.

Kérem, hagyjon megjegyzéseket az alábbi visszajelzési blokkban. Töltsön fel fotókat a cikk témájához, tegyen fel kérdéseket a felkeltett érdeklődésre vonatkozóan. Ossza meg hasznos információit, amelyek hasznára lehetnek weboldalunk látogatóinak.