Jak obliczyć zużycie gazu do ogrzewania domu zgodnie z normami

Określenie wielkości kosztów przy centralnym lub autonomicznym ogrzewaniu domu jednorodzinnego przeprowadza się już na etapie projektowania budynku, albo przed wyborem rodzaju nośnika energii lub optymalnego modelu kotła.

Jakie czynniki są brane pod uwagę przy obliczaniu zużycia gazu do ogrzewania domu, oraz jak bez korzystania z usług specjalistów określić średnie zużycie na podstawie uproszczonej metody, omówimy w naszym artykule.

Czynniki determinujące zużycie mieszanki gazowej

Ogrzewanie domu z wykorzystaniem gazu ziemnego jest obecnie uważane za najbardziej pożądane i wygodne. Jednak ze względu na wzrost cen „niebieskiego paliwa” koszty finansowe właścicieli domów znacznie wzrosły. Dlatego większość oszczędnych gospodarzy martwi się dziś, jakie jest średnie zużycie gazu do ogrzewania domu.

Podstawowym parametrem przy obliczaniu zużycia paliwa zużywanego na ogrzewanie domu podmiejskiego są straty ciepła budynku.

Dobrze, jeśli właściciele domu zadbali o to już przy projektowaniu. Jednak w większości przypadków w praktyce okazuje się, że tylko niewielka część właścicieli domów zna straty ciepła swoich budynków.

Zużycie mieszanki gazowej zależy bezpośrednio od sprawności i mocy generatora kotła.

Nie mniejszy wpływ mają również:

• warunki klimatyczne regionu;
• cechy konstrukcyjne budynku;
• liczba i typ zamontowanych okien;
• powierzchnia i wysokość pomieszczeń;
• przewodność cieplna zastosowanych materiałów budowlanych;
• jakość izolacji zewnętrznych ścian domu.

Należy pamiętać, że zalecana moc nominalna instalowanego urządzenia pokazuje jego maksymalne możliwości. Zawsze będzie nieco wyższa od rzeczywistych parametrów pracy urządzenia działającego w normalnym trybie przy ogrzewaniu konkretnego budynku.

Moc zainstalowanego urządzenia oblicza się w ścisłej zgodności z obowiązującymi normami, uwzględniając przy tym wszystkie powyższe czynniki

Na przykład, jeśli nominalna moc kotła wynosi 15 kW, to realnie efektywnie system będzie działać przy mocy cieplnej około 12 kW. Zapas mocy około 20% jest zalecany przez specjalistów na wypadek awarii i wyjątkowo mroźnych zim.

Dlatego przy obliczaniu zużycia paliwa należy kierować się rzeczywistymi danymi, a nie opierać się na maksymalnych wartościach przewidzianych do krótkotrwałej pracy w trybie awaryjnym.

Zaleca się zakup urządzenia gazowego z zapasem mocy około 20% na wypadek sytuacji awaryjnych i mroźnych zim. Na przykład, jeśli obliczona moc cieplna wynosi 10 kW, to urządzenie zaleca się nabyć o mocy nominalnej 12 kW

Uśredniony kalkulator zużycia

Obliczenie nominalnego zużycia gazu za miniony sezon grzewczy nie jest trudne. Wystarczy co miesiąc odczytywać wskazania licznika. Po zakończeniu sezonu zsumować miesięczne odczyty. Następnie obliczyć średnią arytmetyczną.

Jeśli natomiast trzeba poznać wartości nominalne na etapie projektowania domu lub przy wyborze wydajnego, ale zarazem ekonomicznego urządzenia grzewczego, trzeba będzie skorzystać ze wzorów.

Przy aranżacji autonomicznego ogrzewania wiejskiego domku lub mieszkania stosuje się uśrednione parametry przy określaniu strat ciepła.

Aby uzyskać przybliżone obliczenia, jednostkowe zużycie ciepła określa się na dwa sposoby:

1. Orientując się na całkowitą objętość ogrzewanych pomieszczeń. W zależności od regionu na ogrzewanie jednego metra sześciennego przeznacza się 30-40 W.
2. Według całkowitej powierzchni zabudowy. Za podstawę przyjmuje się, że na ogrzanie każdego metra kwadratowego pomieszczeń, w których średnia wysokość ścian wynosi 3 metry, zużywa się 100 W ciepła. Przy określaniu wartości bierze się również pod uwagę region zamieszkania: dla szerokości południowych – 80 W/m², dla północnych – 200 W/m².

Głównym kryterium, na które obowiązkowo należy zwracać uwagę przy obliczeniach, jest wymagana moc cieplna do zapewnienia warunków wysokiej jakości ogrzewania pomieszczeń i uzupełnienia jego strat ciepła.

Za podstawę obliczeń technologicznych przyjmuje się uśrednioną proporcję, według której na 10 metrów kwadratowych powierzchni przypada 1 kW energii cieplnej. Należy jednak pamiętać, że takie uśrednione podejście, choć wygodne, nie jest w stanie w wystarczającym stopniu odzwierciedlić rzeczywistych warunków Państwa budynku, biorąc pod uwagę region klimatyczny jego lokalizacji.

Stosując uproszczoną metodę obliczeń, przyjmuje się, że do ogrzania 10 metrów kwadratowych domu jednorodzinnego potrzeba 1 kW mocy cieplnej wytwarzanej przez generator.

Poprawnie szacując orientacyjne zużycie paliwa, będą Państwo mogli wyjaśnić sobie, jakie działania należy podjąć, aby zmniejszyć jego zużycie. W rezultacie – obniżyć pozycję regularnych opłat za zużywane «niebieskie paliwo».

Gaz sieciowy na potrzeby ogrzewania

Do domów jednorodzinnych z centralnej magistrali dostarczana jest mieszanka gazowa marki G20. Zgodnie z przyjętą normą DIN EN 437 odczyt minimalnej wartości ciepła właściwego przy spalaniu paliwa marki G20 wynosi 34,02 MJ/m³.

W przypadku zainstalowania wysokowydajnego kotła kondensacyjnego minimalna wartość ciepła właściwego dla «niebieskiego paliwa» kategorii G20 wynosi 37,78 MJ/m³.

Zamówić obliczenie strat ciepła budynku mieszkalnego, aby sporządzić «księgowość» kosztów sezonowych i wyjaśnić sobie, czy istnieje potrzeba wykonania ocieplenia, można w organizacji projektowej.

Wzór obliczania zużycia paliwa

Do określenia zużycia gazu, z uwzględnieniem zawartego w nim potencjału energetycznego, stosuje się prosty wzór:

V=Q / (Hi × η)

Gdzie:

• V – szukana wartość określająca zużycie gazu do wytwarzania energii cieplnej, mierzona w m³/h;
• Q – wartość obliczeniowej mocy cieplnej zużywanej do ogrzewania budynku i zapewnienia komfortowych warunków, mierzona w W/h;
• Hi – wartość minimalnej wartości ciepła właściwego przy spalaniu paliwa;
• Sprawność – współczynnik efektywności kotła.

Sprawność generatora kotła pokazuje efektywność wykorzystania energii cieplnej wytworzonej podczas spalania mieszanki gazowej, która jest bezpośrednio zużywana na podgrzewanie czynnika grzewczego. Jest to wartość podawana w karcie katalogowej.

W paszportach nowoczesnych zespołów kotłowych współczynnik oznaczany jest dwoma parametrami: według wyższej i niższej wartości opałowej. Obie wartości zapisuje się za pomocą ukośnika «Hs/Hi», np.: 95/87%. Aby uzyskać jak najbardziej wiarygodne obliczenia, przyjmuje się za podstawę wartość podaną w trybie «Hi».

Najniższa wartość ciepła właściwego spalania gazu jest wartością tabelaryczną, której parametry odpowiadają przyjętym normom DIN EN 437

Wartość «Hs» podana w tabeli określa wyższy wskaźnik ciepła spalania gazu. Jest ona wskazywana w tabeli, ponieważ para wodna wydzielana podczas spalania gazu może również przekształcać ukrytą energię cieplną. Jeśli odpowiednio wykorzystamy tę energię cieplną, możemy zwiększyć całkowity uzysk z zużywanego paliwa.

Na tej zasadzie opiera się działanie kotłów nowej generacji – jednostek kondensacyjnych. W nich, dzięki przekształceniu pary w ciekły stan skupienia, dodatkowo wytwarzane jest około 10% ciepła.

Oprócz gazu marki G20 w celach domowych może być również stosowany analog drugiej grupy – marki G 25. Gaz marki G20 wydobywa się ze złóż syberyjskich, a G25 dostarczany jest z Turkmenistanu i regionu Powołża. Różnica między nimi polega na tym, że G25 przy spalaniu wydziela o 15% mniej ciepła.

Gaz marki G25 charakteryzuje się podwyższoną procentową zawartością azotu, przez co jego potencjał energetyczny jest o 15% niższy od naturalnego odpowiednika G20

Można dowiedzieć się, jaki typ gazu płynie w magistrali, u dostawcy gazu w Państwa regionie.

Przykład obliczenia zużycia gazu sieciowego

Proponujemy rozważyć przykład obliczenia zużycia gazu na ogrzewanie wiejskiego domku, którego dane wejściowe mają następujące parametry:

• powierzchnia pomieszczeń wynosi 100 m²;
• zalecana moc urządzenia grzewczego – 10 kW;
• Sprawność kotła osiąga 95%.

Dla uproszczenia obliczeń dżule przekształca się na inną jednostkę miary – kilowaty. Tak więc, przy założeniu, że 1 kW = 3,6 MJ, ciepło spalania gazu marki G 20 będzie wynosić 34,02/3,6 = 9,45 kW.

Należy również wziąć pod uwagę, że zalecana moc generatora ciepła, podana jako 10 kW, będzie potrzebna tylko do ogrzewania pomieszczeń w najbardziej niekorzystnych warunkach. W rzeczywistości przez cały okres grzewczy liczba takich niekorzystnych dni będzie liczona w pojedynczych przypadkach.

W przypadku prawidłowo zaprojektowanego i urządzonego systemu grzewczego zainstalowany kocioł na pewno nie będzie pracował całą dobę.

W pozostałe dni zimnego sezonu na ogrzewanie budynku zużywa się znacznie mniej mocy. Dlatego aby uzyskać prawidłowe obliczenia, a także określić średnie, a nie szczytowe zużycie „niebieskiego paliwa”, przyjmuje się wskazania mocy kotła nie 10 kW, ale „połowę” – 5 kW.

Podstawiając uzyskane dane do wzoru, wykonuje się obliczenia: V = 5/(9,45 x 0,95). Okazuje się, że na ogrzewanie domku o powierzchni 100 metrów kwadratowych zużycie gazu wynosi 0,557 m³/h.

Po ustaleniu taryf za jeden metr sześcienny „niebieskiego paliwa” nietrudno będzie obliczyć koszty materialne na cały okres grzewczy.

Na podstawie danych uzyskanych za pomocą prostych obliczeń nie będzie trudno obliczyć zużycie gazu na cały sezon grzewczy, który w regionach średnich szerokości geograficznych trwa około 7 miesięcy:

• Na dobę wynosi 0,557 x 24 = 13,37 m³.
• Na miesiąc 13,37 x 30 = 401,1 m³.
• Na sezon grzewczy trwający 7 miesięcy: 401,1 x 7 = 2807,4 m³.

Znając cenę jednego metra sześciennego „niebieskiego paliwa”, nietrudno będzie zaplanować zarówno miesięczne wydatki, jak i „księgowość” na cały okres funkcjonowania systemu grzewczego.

Zużycie skroplonej mieszanki propan-butan

Nie wszyscy właściciele domów wiejskich mają możliwość podłączenia się do centralnego gazociągu. Wtedy wychodzą z sytuacji, używając gazu skroplonego. Przechowuje się go w zainstalowanych w wykopach zbiornikach gazu, a uzupełnia, korzystając z usług certyfikowanych firm zajmujących się dostawą paliwa.

Stosowany do celów bytowych gaz skroplony przechowuje się w szczelnych pojemnikach i zbiornikach – butlach propan-butan o pojemności 50 litrów lub zbiornikach gazu.

W przypadku, gdy do ogrzewania domu wiejskiego stosuje się gaz skroplony, wzór obliczeniowy pozostaje ten sam. Jedynie należy uwzględnić, że gaz butlowy jest mieszanką marki G30. Ponadto paliwo znajduje się w stanie skupienia ciekłym. Dlatego jego zużycie oblicza się w litrach lub kilogramach.

Wzór obliczania zużycia mieszanki palnej

Prosta kalkulacja pomoże oszacować wielkość nakładów na mieszankę propan-butan. Dane wyjściowe budynku są takie same: dom o powierzchni 100 metrów kwadratowych, a sprawność zainstalowanego kotła wynosi 95%.

Przy obliczeniach należy uwzględnić, że pięćdziesięciolitrowe butle propan-butan dla bezpieczeństwa napełnia się nie więcej niż w 85%, co stanowi około 42,5 litra.

Podczas wykonywania obliczeń kieruje się dwoma istotnymi właściwościami fizycznymi mieszanki skroplonej:

• gęstość gazu w butli wynosi 0,524 kg/l;
• ciepło wydzielane przy spalaniu jednego kilograma takiej mieszanki wynosi 45,2 MJ/kg.

Aby ułatwić obliczenia, wartości wydzielanego ciepła mierzone w kilogramach przelicza się na inną jednostkę – litry: 45,2 x 0,524 = 23,68 MJ/l.

Następnie dżule przelicza się na kilowaty: 23,68/3,6 = 6,58 kW/l. Aby uzyskać prawidłowe obliczenia, za podstawę przyjmuje się te same 50% zalecanej mocy urządzenia, co stanowi 5 kW.

Otrzymane wartości podstawia się do wzoru: V = 5/(6,58 x 0,95). Okazuje się, że zużycie mieszanki paliwowej marki G 30 wynosi 0,8 l/h.

Przykład obliczenia zużycia gazu skroplonego

Wiedząc, że w ciągu jednej godziny pracy kotła zużywa się średnio 0,8 litra paliwa, łatwo obliczyć, że jedna standardowa butla z napełnieniem o objętości 42 litrów wystarczy na około 52 godziny. To nieco ponad dwie doby.

Na cały okres grzewczy wskaźniki zużycia mieszanki palnej będą wynosić:

• Na dobę 0,8 x 24 = 19,2 litra;
• Na miesiąc 19,2 x 30 = 576 litrów;
• Na sezon grzewczy trwający 7 miesięcy 576 x 7 = 4032 litry.

Do ogrzania domu o powierzchni 100 metrów kwadratowych potrzeba: 576/42,5 = 13 lub 14 butli. Na cały siedmiomiesięczny sezon grzewczy potrzeba 4032/42,5 = od 95 do 100 butli.

Aby dokładnie obliczyć liczbę butli propan-butan potrzebnych do ogrzewania domu w ciągu miesiąca, należy podzielić miesięczne zużycie wynoszące 576 litrów przez pojemność jednej takiej butli

Duża objętość paliwa, biorąc pod uwagę koszty transportu i stworzenie warunków do jego przechowywania, będzie kosztowna. Jednak w porównaniu z tym samym ogrzewaniem elektrycznym takie rozwiązanie i tak będzie bardziej ekonomiczne, a zatem preferowane.

Sposoby zmniejszenia zużycia

Główną przyczyną znaczących strat ciepła, które prowadzą do nieefektywnego wykorzystania energii cieplnej wytwarzanej przez kocioł, jest niedostateczna izolacja elementów konstrukcyjnych domu. Przez «mostki termiczne» marnuje się aż do 40% ciepła.

Przez okna z niskiej jakości ramami ucieka do 35% ciepła wytwarzanego przez kocioł, przez ściany domu – do 25%, a przez dach i drzwi wejściowe – do 15%

Aby nie marnować pieniędzy za każdym razem, ogrzewając ulicę, lepiej raz zainwestować w solidne ocieplenie budynku. Gwarantujemy, że wydatki te zwrócą się w pełni już po 3-4 latach.

Termoizolacja domu obejmuje:

1. Ocieplenie ścian. Najprostszy w realizacji i dostępny cenowo wariant – montaż paneli ze styropianu. Grubość paneli dobiera się, uwzględniając warunki klimatyczne regionu budowy, grubość ścian budynku oraz rodzaj materiału użytego do ich wzniesienia.
2. Ocieplenie dachu lub stropu poddasza. Do tych celów stosuje się trociny drzewne, wełnę mineralną lub płytowy styropian. Materiał izolacyjny w postaci płyt montuje się na wewnętrznych ścianach przestrzeni strychowej lub umieszcza się go między belkami stropu.
3. Ocieplenie podłóg. Dobrej izolacji termicznej wymagają nie tylko betonowe, ale także drewniane konstrukcje. Do utworzenia warstwy termoizolacyjnej wykorzystuje się materiały sypkie i płytowe, takie jak keramzyt i styropian.
4. Wymiana okien. Najbardziej niezawodną tarczą, nie dopuszczającą zimna do ogrzewanych pomieszczeń, będą okna PCV z wysokiej jakości pakietami szybowymi. Są one produkowane na wymiar konkretnego okna. Dzięki temu szczelnie zamykają otwór okienny, niezawodnie chroniąc domowników nie tylko przed „ucieczką” ciepła, ale także przed przenikaniem hałasu z zewnątrz.

Prawidłowe wykonanie izolacji termicznej pozwala zminimalizować straty ciepła.

Oprócz solidnego ocieplenia, w celu zwiększenia efektywności oddawania ciepła, specjaliści zalecają stosowanie również innych, nie mniej skutecznych środków.

Do dodatkowych środków pozwalających zwiększyć efektywność oddawania ciepła specjaliści zaliczają:

• Wyposażenie grzejników w urządzenia termostatyczne. Głowice termostatyczne będą utrzymywać w pomieszczeniach wymaganą komfortową temperaturę.
• Dodatkowo do grzejników należy montować konwektory z funkcją kierunkowej cyrkulacji. Będą one w strefie otworów tworzyć kurtyny cieplne z ogrzanego powietrza.
• Podłączenie urządzeń umożliwiających programowanie optymalnych trybów ogrzewania. Instalacja termostatów czasowych jest skuteczna, gdy w domu są pomieszczenia puste przez kilka dni, które nie mają sensu intensywnie ogrzewać.

Koszty zakupu i instalacji automatyki zwrócą się z nawiązką już w pierwszym sezonie grzewczym.

I na koniec warto zweryfikować, czy system nie jest zbyt obciążony. Niewykluczone, że wytwarza nadmiar ciepła. I całkiem możliwe, że bez uszczerbku dla komfortu domowników można obniżyć temperaturę w pomieszczeniach o kilka stopni.

Na pierwszy rzut oka – drobnostka. Ale rozpatrując sytuację w skali choćby jednego miesiąca, a tym bardziej sezonu grzewczego, takie rozwiązanie może korzystnie wpłynąć na portfel.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Jeden z wariantów obliczania zużycia gazu sieciowego:

Przykład zużycia przy ogrzewaniu gazem płynnym:

O prostych sposobach obniżenia kosztów gazu będzie mowa w następnym filmie:

Średnia wartość obliczeń będzie przydatna do obliczenia kosztów materialnych wyłącznie na ogrzewanie budynku. Planując użycie w okresie sezonu grzewczego urządzeń gazowych lub kuchenki, dane należy skorygować.

Jeśli po zapoznaniu się z materiałem mają Państwo pytania dotyczące obliczeń zużycia gazu, można je zadać w bloku poniżej. Ponadto, jeśli zauważono nieścisłości lub chcieliby Państwo uzupełnić materiał, prosimy o pozostawienie swoich komentarzy.