Zużycie gazu ze zbiornika gazu na ogrzewanie: jak obliczyć + porady dotyczące minimalizacji

Powszechnie wiadomo, że do ogrzewania domów i domków letniskowych z stałym lub długotrwałym zamieszkaniem coraz szerzej wykorzystuje się zbiorniki na gaz. Nie podlega dyskusji również to, że dużą część budżetu przy ogrzewaniu domu stanowi koszt paliwa. W naszym przypadku jest to gaz płynny.

Dlatego rozsądny właściciel domu powinien wiedzieć, jak prawidłowo obliczyć zużycie gazu ze zbiornika na ogrzewanie, umieć prognozować odstępy między tankowaniami. Jest to aktualne także dlatego, że dostawa gazu jako usługa transportowa ma swoją dość znaczną cenę.

W przystępnej formie pomożemy Państwu samodzielnie obliczyć zużycie gazu płynnego do ogrzewania mieszkania w systemach gazowych ze zbiornikiem. Te informacje są aktualne przy projektowaniu budowy nowego domu oraz planowaniu rekonstrukcji istniejącego systemu ciepłowniczego. Prawidłowo przeprowadzone obliczenia pozwolą kontrolować zużycie gazu i obniżać jego koszty.

Czynniki wpływające na zużycie gazu

Zbiornik na gaz ma postać zbiornika wolumetrycznego, który jest napełniany skroplonym gazem węglowodorowym (LPG). Jest to mieszanina dwóch gazów – propanu i butanu.

Autonomiczne schematy ogrzewania z poborem gazu ze zbiornika i kotłem gazowym w systemie stały się nowoczesną alternatywą ogrzewania domów od kotłów na paliwo stałe lub olej napędowy.

Przechowywanie gazu właśnie w takich zbiornikach, z dalszym jego wykorzystaniem do ogrzewania domu, może być uwarunkowane następującymi czynnikami:

• brak możliwości wcięcia w magistralną rurę gazową lub wysoki koszt takiego podłączenia;
• stałe i nierozwiązywalne przez służby gazowe problemy z ciśnieniem gazu w centralnym rurociągu.

Do normalnego funkcjonowania większości kotłów gazowych ciśnienie gazu w rurociągu powinno wynosić co najmniej 35 mbar. Ta norma często nie jest utrzymywana w magistralnych gazociągach i wynosi jedynie od 8 do 22 mbar.

Do określenia objętości gazu skroplonego w zbiorniku istnieją mechaniczne wskaźniki poziomu lub bardziej nowoczesne zdalne systemy telemetrii. Takie urządzenia mogą być dostarczane wraz ze zbiornikiem lub zakupione osobno. Uśrednione dobowe zużycie gazu można również określić na podstawie różnicy wskazań licznika gazu, jeśli jest dostępny.

Jednak bardziej precyzyjną odpowiedź na pytanie, na ile gazu w zbiorniku wystarczy do ogrzewania domu, jakie jest jego zużycie i jak zminimalizować koszty, pomogą obliczenia matematyczne. I to pomimo tego, że obiektywnie taka kalkulacja będzie miała charakter uśredniony.

Paliwo w niezależnym zasilaniu gazowym ze zbiornika jest zużywane nie tylko do ogrzewania. Choć w znacznie mniejszych ilościach, jest ono wykorzystywane również do podgrzewania wody, pracy kuchenki gazowej i innych potrzeb domowych.

Należy wziąć pod uwagę, że na zużycie gazu wpływają następujące czynniki:

• klimat regionu i róża wiatrów;
• metraż domu, liczba i stopień izolacji termicznej okien i drzwi;
• materiał ścian, dachu, fundamentów i stopień ich ocieplenia;
• liczba mieszkańców i tryb ich pobytu (stały lub okresowy);
• parametry techniczne kotła, użytkowanie dodatkowych urządzeń gazowych i sprzętu pomocniczego;
• liczba grzejników, obecność ogrzewania podłogowego.

Te i inne warunki sprawiają, że obliczenia zużycia paliwa ze zbiornika gazu są wartością względną, opartą na średnio przyjętych wskaźnikach.

Obliczanie mocy kotła gazowego

Główną część zużycia paliwa stanowi ogrzewanie. Ważnym parametrem każdego domu lub mieszkania, wpływającym na ilość gazu zużywanego do ogrzewania, jest wskaźnik strat ciepła. Zadaniem ogrzewania jest właśnie prawidłowe kompensowanie tych strat, tworząc warunki do komfortowego zamieszkania.

Aby obliczyć zapotrzebowanie na gaz skroplony, należy określić wielkość strat ciepła domu lub moc cieplną niezbędną do pełnego ogrzewania. Od tego wskaźnika zależy moc nominalna systemu grzewczego — kotła gazowego.

Jako wzorzec do obliczeń przyjmiemy dom położony w regionie o klimacie umiarkowanym, w stanie zadowalającym i ocieplony zgodnie z technologią. Powierzchnia domu 80 m².

Średnie wartości strat ciepła i mocy kotła można określić na podstawie metrażu powierzchni.

Wzór ma postać:

Q = S × Rr /10, gdzie

Q — obliczeniowe straty ciepła (kW);

S — powierzchnia pomieszczeń, które są ogrzewane (m²);

Rr — moc jednostkowa kotła gazowego (kW/m²) — moc na każde 10 m².

Moc jednostkowa do ogrzewania powierzchni 10 m² została już w przybliżeniu ustalona, z uwzględnieniem poprawek dla regionów o różnym klimacie. Dla naszego referencyjnego domu, zlokalizowanego na przykład w Podmoskowiu, Pp = 1,2 – 1,5 kW.

Biorąc pod uwagę powierzchnię domu 80 m², optymalna moc systemu grzewczego będzie miała następującą wartość:

Q = 80 × 1,2 / 10 = 9,6 kW.

Pomimo uproszczenia, ten wzór odzwierciedla najdokładniejsze wyniki.

Często dla wygody w przeprowadzaniu obliczeń za wartość mocy jednostkowej przyjmuje się jedność. Na tej podstawie moc systemu grzewczego przyjmuje się z obliczenia 10 kW na 100 m² powierzchni ogrzewania.

Ponieważ w system gazowy własnego domu włączone jest nie tylko ogrzewanie, ale także podgrzew wody, inne urządzenia, moc kotła określa się dodając do obliczonych strat ciepła 20-25% zapasu.

Drugim wariantem, ale przyjmowanym z większym stopniem błędu, jest obliczenie kosztów energii cieplnej na straty ciepła budynku według kubatury – objętości ogrzewanych pomieszczeń. W zależności od strefy klimatycznej na ogrzanie jednego metra sześciennego pomieszczenia o wysokości sufitów do 3 m przeznacza się 30 – 40 W.

Obliczanie zużycia gazu ze zbiornika

Obliczanie zużycia do ogrzewania stosowanej w systemie zaopatrzenia ciepła domu mieszanki z magazynu gazu ma swoje cechy szczególne i różni się od obliczania zużycia gazu ziemnego z sieci głównej.

Przewidywana objętość zużycia gazu obliczana jest według wzoru:

V = Q / (q × η), gdzie

V — obliczana objętość LPG, mierzona w m³/h;

Q — obliczone straty ciepła;

q — najmniejsza jednostkowa wartość ciepła spalania gazu lub jego kaloryczność. Dla propan-butanu wartość ta wynosi 46 MJ/kg lub 12,8 kW/kg;

η – sprawność systemu gazowego, wyrażona w wartości bezwzględnej do jedności (sprawność/100). W zależności od charakterystyki kotła gazowego, sprawność może wynosić od 86% – dla najprostszych, do 96% – dla zaawansowanych technologicznie agregatów kondensacyjnych. Odpowiednio, wartość η może wynosić od 0,86 do 0,96.

Załóżmy, że system grzewczy planuje się wyposażyć w nowoczesny kocioł kondensacyjny o sprawności 96%.

Podstawiając do wyjściowego wzoru przyjęte przez nas do obliczeń wartości, otrzymujemy następującą średnią objętość gazu zużywanego na ogrzewanie:

V = 9,6 / (12,8 × 0,96) = 9,6 /12,288 = 0,78 kg/h.

Ponieważ jednostką tankowania LPG jest litr, należy wyrazić objętość propan-butanu w tej jednostce miary. Aby obliczyć ilość litrów w masie skroplonej mieszaniny węglowodorowej, należy kilogramy podzielić przez gęstość.

W tabeli podane są wartości gęstości doświadczalnej gazu skroplonego (w t/m3), przy różnych średnich dobowych temperaturach powietrza i zgodnie z wyrażonym w procentach stosunkiem propanu do butanu.

Fizyka przejścia LPG ze stanu ciekłego do gazowego (roboczego) jest następująca: propan wrze w temperaturze minus 40 °C i wyższej, butan od minus 3 °C. Odpowiednio, mieszanina 50/50 zacznie przechodzić w fazę gazową w temperaturze od minus 20 °C.

Dla średnich szerokości geograficznych i zagłębionego w ziemi zbiornika gazu takie proporcje są wystarczające. Aby jednak zabezpieczyć się przed zbędnymi problemami, optymalnym rozwiązaniem w warunkach zimowych będzie stosowanie mieszanki zawierającej co najmniej 70% propanu – «gaz zimowy».

Przyjmując gęstość LPG równą 0,572 t/m³  – mieszanina propan/butan 70/30 w temperaturze –20 °C), łatwo obliczyć zużycie gazu w litrach: 0,78 / 0,572 = 1,36 l/h.

Dobowe zużycie przy takim poborze gazu w domu wyniesie: 1,36 × 24 ≈ 32,6 l, a w ciągu miesiąca – 32,6 × 30 = 978 l. Ponieważ uzyskaną wartość obliczono dla najzimniejszego okresu, to po uwzględnieniu warunków pogodowych można ją podzielić na pół: 978/2 = 489 l, średnio na miesiąc.

Długość sezonu grzewczego liczy się od momentu, gdy średnia dobowa temperatura na zewnątrz nie przekracza +8 stopni Celsjusza przez 5 dni. Okres ten kończy się wiosną, przy stabilnym ociepleniu.

W miejscowości, którą wzięliśmy za przykład (Podmoskwie), taki okres wynosi średnio 214 dni.

Zużycie gazu na ogrzewanie w ciągu roku przy obliczeniach wyniesie: 32,6/2 × 214 ≈ 3488 l.

Wybór optymalnego pod względem zużycia zbiornika na gaz

Zbiornik gazu – drogie urządzenie, które kupuje się i instaluje na wiele lat. Od jego prawidłowego wyboru w dużej mierze zależy nie tylko efektywność pracy domowego systemu ogrzewania. Od typu i rodzaju magazynu gazu skroplonego mogą pośrednio zależeć koszty ogrzewania.

Porównanie naziemnych i podziemnych zbiorników na gaz

Naziemny zbiornik gazu jest tańszą opcją autonomicznej gazyfikacji. Zbiorniki te są zwykle mniejsze i nie wymagają kosztownych prac ziemnych.

Jednak przy stosowaniu naziemnych zbiorników gazu do ogrzewania zimą należy uwzględnić, że parowanie mieszaniny propan-butan w tym okresie będzie zmniejszone i mogą wystąpić problemy z ciśnieniem gazu.

Dla bardziej efektywnej i wydajnej pracy naziemnego zbiornika gazu konieczne jest co najmniej wyposażenie go w instalację wyparną oraz ocieplenie ścian zbiornika.

Obniżyć próg temperaturowy przejścia LPG w fazę gazową można oczywiście poprzez zwiększenie zawartości propanu w mieszance. Jednak wiąże się to z dodatkowymi kosztami, ponieważ taki gaz jest droższy od butanu.

Podziemne zbiorniki gazu są najpopularniejszymi magazynami LPG.

Taki zagłębiony zbiornik w warunkach klimatu umiarkowanego nie wymaga dodatkowego wyposażenia do jego ogrzewania i izolacji termicznej

Głębokość zanurzenia zbiornika powinna być taka, aby warstwa gruntu nad nim wynosiła co najmniej 0,6 m. Zabezpieczy to magazyn przed zamarzaniem i uszkodzeniami mechanicznymi.

Pionowy czy poziomy zbiornik na gaz

Zagłębione zbiorniki gazu dzielą się na dwa typy pod względem kształtu:

1. Pionowe.
2. Poziome.

Te zbiorniki różnią się między sobą nie tylko wykonaniem, ale i funkcjonalnością – powierzchnią mieszaniny skroplonej, zwaną „lustrem parowania”.

Poziome zbiorniki gazu mają większe „lustro”. Dzięki temu parowanie zachodzi intensywniej, z ciśnieniem wystarczającym do prawidłowego działania systemu grzewczego.

Pionowe magazyny są częściej używane w autonomicznych systemach gazowych małych domów lub domków letniskowych, jeśli nie wymagają one pełnego ogrzewania zimą.

Do efektywnej i stabilnej pracy pionowych zbiorników gazu w zimie konieczne jest ocieplenie zbiornika lub zastosowanie specjalnych podgrzewaczy, co zwiększa całkowite koszty zasilania gazem domu.

Cechy mobilnego zbiornika na gaz - przyczepy

Rozwiązać problem ogrzewania i stworzenia komfortowych warunków bytowych zimą w domkach letniskowych z czasowym pobytem, na budowach, gdzie instalacja gazowego magazynu jest niecelowa lub technicznie niemożliwa, pozwala mobilny zbiornik gazu.

Jest to zbiornik zamontowany na przyczepie, o pojemności 500-600 l. Na jak długo wystarczy takiego zbiornika o pojemności 600 litrów można przewidzieć, przyjmując uśredniony stosowany standard – 30-40 l skroplonego gazu na 1 metr kwadratowy pomieszczenia.

Przykładowe obliczenia pokazują, że ocieplony dom o powierzchni 100 m2 może być ogrzewany autonomicznie przez przenośny zbiornik gazu przez miesiąc, z utrzymaniem komfortowej temperatury do zamieszkania.

Należy rozumieć, że eksploatacja mobilnego zbiornika gazu, jako zbiornika naziemnego, w okresie zimowym lub w regionach północnych będzie wymagać ocieplenia i wymuszonego ogrzewania zbiornika. Z tego powodu zbiornik na przyczepie nie jest całkowicie akceptowalną opcją ogrzewania.

Jak dobrać zbiornik na gaz według pojemności

Spośród typowych podziemnych zbiorników gazu optymalnie stosowane do domów podmiejskich i rezydencji są zbiorniki o pojemności 2700 l i 4850 l.

Przy wyborze rozmiaru magazynu gazu należy wziąć pod uwagę następujące czynniki:

1. Przy stałym zamieszkiwaniu w domu z autonomicznym ogrzewaniem zaleca się napełnianie zbiornika dwa razy w roku. Wynika to z różnego stężenia butanu i propanu w mieszankach przeznaczonych do użytku latem i zimą.
2. Zbiornik powinien być napełniony fazą ciekłą w 85%. Pozostała wolna przestrzeń w magazynie to poduszka parowa dla węglowodoru w fazie parowania.

Dlatego obliczając, na jak długo wystarczy gazu w zbiorniku o pojemności 2700 l lub w zbiorniku o innych rozmiarach, należy pamiętać, że nominalna całkowita pojemność zbiornika i jego pojemność do napełniania to nie to samo.

W tabeli przedstawiono pojemności napełniania typowych zbiorników gazu Eurostandard-2 w odniesieniu do optymalnej powierzchni ogrzewanej i mocy kotłów.

Nasze obliczenie średnich wartości poboru gazu płynnego ze zbiornika oraz ogólnie przyjęte normy pozwalają określić częstotliwość napełniania zbiorników. Przy średnim rocznym zużyciu 30 l gazu na 1 m² ogrzewanej powierzchni, napełnienie gazem płynnym o objętości 2295 l w zbiorniku 2700 l dla domu 100 m² wystarczy na 9 miesięcy.

Według tej samej metody, ale dla domu 150 m², obliczamy, na jak długo wystarczy LPG w systemie ogrzewania ze zbiornika 4850 l. W ciągu roku zużywa się 4500 l, więc pojemność napełnienia 4122 l wystarczy na ogrzewanie domu przez 10 miesięcy.

Z obliczeń wynika, że napełnianie będzie trzeba przeprowadzać dwa razy w roku. Jest to ekonomicznie uzasadnione dzięki zastosowaniu „letniego” i „zimowego” LPG.

Porady dotyczące oszczędzania gazu

Zmniejszenie zużycia gazu ze zbiornika można osiągnąć poprzez wykonanie następujących działań energooszczędnych:

• ocieplenie ścian, dachu, poddasza, stropu piwnicy;
• wymiana starych okien na nowoczesne pakiety szybowe z nieprzemarzającym profilem;
• optymalne ustawienie parametrów kotła;
• instalacja energooszczędnego kotła gazowego kondensacyjnego do ogrzewania;
• zastosowanie kolektorowego systemu ogrzewania, który ma wyższą sprawność i umożliwia regulację dopływu czynnika grzewczego na każdym grzejniku;
• wyposażenie grzejników w termostaty.

Dobry efekt oszczędności gazu osiąga się poprzez instalację sterowników automatyzujących proces zarządzania dostawą ciepła.

Sterownik, w zależności od zadanych ustawień, automatycznie zarządza autonomicznym ogrzewaniem, co pozwala znacznie zminimalizować zużycie LPG ze zbiornika i zmniejszyć koszty ogrzewania nawet o 25%.

Co więcej, nowoczesne sterowniki to zazwyczaj inteligentne urządzenia, za pomocą których można zdalnie sterować kotłem z telefonu komórkowego.

Niedrogą alternatywą dla takich urządzeń zdalnie sterowanych są programowalne lub dobowe termostaty, które również pozwalają oszczędnie zużywać energię.

Nowoczesnym rozwiązaniem oszczędzania gazu z autonomicznego zbiornika jest system „inteligentny dom”.

Oprócz dużego zestawu przydatnych funkcji ułatwiających codzienne życie, zastosowanie technologii „inteligentny dom” pozwala na automatyczną kontrolę klimatu.

Funkcję zarządzania klimatem w domu można zainstalować osobno lub zintegrować z ogólnym zestawem „użyteczności”.

Takie technologie dają możliwość oszczędnego zużywania gazu na ogrzewanie w ciągu doby w poszczególnych pomieszczeniach. Można skonfigurować system do pracy w trybie dogrzewania przy nieobecności mieszkańców i zdalnie, przed przyjazdem do domu, włączyć pełne ogrzewanie.

Głównym problemem wdrożenia systemu kontroli klimatu „inteligentnego domu” jest stosunkowo wysoka cena tego rozwiązania oraz konieczność projektowania przed wykonaniem prac montażowych systemu grzewczego.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Ciekawa metoda obliczania zużycia gazu na ogrzewanie i porady dotyczące obniżenia kosztów z nim związanych:

Porada specjalisty dotycząca ekonomicznie uzasadnionego wyboru pojemności zbiornika gazu:

9 porad dotyczących zmniejszenia zużycia gazu używanego do ogrzewania domu:

Należy rozumieć, że wszystkie obliczenia, które proponujemy stosować przy użyciu gazu ze zbiornika, są dość umowne. Nawet specjalista nie będzie w stanie precyzyjnie określić i przewidzieć, jaka ilość gazu płynnego zostanie zużyta w konkretnym okresie.

Jednak przedstawiona metoda, oparta na praktyce eksploatacji autonomicznych systemów gazowych, daje wiarygodne średnie wartości zużycia gazu.

Te obliczenia oraz podane praktyczne porady umożliwią prawidłowy wybór optymalnego zbiornika gazu i zaplanowanie częstotliwości jego tankowania.

Jeśli mają Państwo doświadczenie w używaniu zbiorników gazu do ogrzewania, proszę podzielić się nim z naszymi czytelnikami. Proszę opowiedzieć o niuansach użytkowania takiego sprzętu. Proszę pisać komentarze, zadawać pytania – blok kontaktowy znajduje się poniżej.