Zużycie gazu na ogrzewanie domu o powierzchni 100 m²: specyfika obliczeń dla gazu skroplonego i ziemnego + przykłady z wzorami

Z pewnością wielokrotnie słyszeli Państwo, że kotły gazowe nie mają konkurencji pod względem ekonomiczności. Ale przyznają Państwo, że zdrowy sceptycyzm nigdy nie zaszkodzi – jak to mówią, ufaj, ale sprawdzaj. Dlatego przed podjęciem decyzji o instalacji i eksploatacji urządzeń gazowych należy dokładnie wszystko obliczyć i przemyśleć.

Proponujemy zapoznać się z krokami obliczeń i wzorami, według których określa się zużycie gazu do ogrzewania domu 100 m² z uwzględnieniem wszystkich istotnych czynników. Po zapoznaniu się z obliczeniami będą Państwo mogli wyciągnąć własny wniosek, na ile opłacalne jest wykorzystanie błękitnego paliwa jako źródła energii cieplnej.

Wzory obciążenia cieplnego i zużycia gazu

Zużycie gazu umownie oznacza się literą łacińską V i określa wzorem:

V = Q / (n/100 x q), gdzie

Q – obciążenie cieplne do ogrzewania (kWh), q – wartość opałowa gazu (kWh/m³), n – sprawność kotła gazowego, wyrażona w procentach.

Zużycie gazu sieciowego mierzy się w metrach sześciennych na godzinę (m³/h), gazu skroplonego – w litrach lub kilogramach na godzinę (l/h, kg/h).

Zużycie gazu oblicza się przed projektowaniem systemu ogrzewania, wyborem kotła, nośnika energii, a następnie łatwo kontroluje za pomocą gazomierzy.

Rozważmy szczegółowo, co oznaczają zmienne w tym wzorze i w jaki sposób je określić.

Pojęcie „obciążenie cieplne” jest podane w ustawie federalnej „O zaopatrzeniu w ciepło”. Zmieniając nieco oficjalne sformułowanie, powiedzmy po prostu, że jest to ilość energii cieplnej przekazanej w jednostce czasu w celu utrzymania komfortowej temperatury powietrza w pomieszczeniu.

W dalszej części będziemy również używać pojęcia „moc cieplna”, więc przy okazji podamy również jego definicję w odniesieniu do naszych obliczeń. Mocą cieplną nazywamy ilość energii cieplnej, którą może wyprodukować kocioł gazowy w jednostce czasu.

Obciążenie cieplne określa się zgodnie z MDK 4-05.2004 poprzez obliczenia cieplne.

Uproszczony wzór:

Q = V x ΔT x K / 860.

Tutaj V – objętość pomieszczenia, którą otrzymuje się przez pomnożenie wysokości sufitu, szerokości i długości podłogi.

ΔT – różnica między temperaturą powietrza na zewnątrz budynku a wymaganą temperaturą powietrza w ogrzewanym pomieszczeniu. Do obliczeń wykorzystuje się parametry klimatyczne podane w SP 131.13330.2012.

Aby uzyskać jak najdokładniejsze wskaźniki zużycia gazu, stosuje się wzory, w których uwzględnia się nawet położenie okien – promienie słoneczne ogrzewają pomieszczenie, zmniejszając straty ciepła.

K – współczynnik strat ciepła, który najtrudniej jest dokładnie określić ze względu na wpływ wielu czynników, w tym liczby i położenia ścian zewnętrznych względem stron świata oraz reżimu wiatrowego w okresie zimowym; liczby, rodzaju i rozmiarów okien, drzwi wejściowych i balkonowych; rodzaju zastosowanych materiałów budowlanych i izolacyjnych i tak dalej.

Na przegrodach budowlanych domu znajdują się obszary o zwiększonej przenikalności ciepła – mostki termiczne, przez które zużycie paliwa może znacznie wzrosnąć.

W razie potrzeby wykonania obliczeń z błędem w granicach 5%, lepiej przeprowadzić audyt cieplny domu.

Jeżeli wymagania co do obliczeń nie są tak rygorystyczne, można zastosować uśrednione wartości współczynnika strat ciepła:

• podwyższony stopień izolacji cieplnej – 0,6-0,9;
• izolacja cieplna średniego stopnia – 1-1,9;
• niska izolacja cieplna – 2-2,9;
• brak izolacji cieplnej – 3-4.

Podwójny mur z cegły, małe okna z trzyszybowymi pakietami, ocieplony system dachowy, solidny fundament, izolacja cieplna za pomocą materiałów o niskiej przewodności cieplnej – wszystko to świadczy o minimalnym współczynniku strat ciepła Państwa domu.

Przy podwójnym murze z cegły, ale zwykłym dachu i oknach z podwójnymi ramami współczynnik wzrasta do wartości średnich. Te same parametry, ale pojedynczy mur z cegły i prosty dach – oznaka niskiej izolacji cieplnej. Brak izolacji cieplnej jest charakterystyczny dla domów letniskowych.

O oszczędzaniu energii cieplnej warto pomyśleć już na etapie budowy domu, wykonując ocieplenie ścian, dachu i fundamentów oraz instalując okna wielokomorowe.

Wybierając wartość współczynnika najbardziej odpowiadającą izolacji cieplnej Państwa domu, podstawiamy go do wzoru obliczenia obciążenia cieplnego. Następnie według wzoru obliczamy zużycie gazu na utrzymanie komfortowego mikroklimatu w wiejskim domu.

Zużycie gazu na konkretnych przykładach

Aby określić, jakie będzie zużycie gazu ziemnego przy ogrzewaniu parterowego domu o powierzchni 100 m², najpierw należy określić obciążenie cieplne.

Obliczenie obciążenia cieplnego

Aby uzyskać jak najdokładniejsze dane dotyczące ogrzewanej objętości domu, oddzielnie oblicza się objętość każdego pokoju i pomieszczeń pomocniczych, w których należy utrzymywać ciepło. Pomiary długości i szerokości wykonuje się wzdłuż listew przypodłogowych za pomocą zwykłej lub laserowej miary.

Postąpimy prościej: przyjmujemy wysokość sufitów za 2,5 metra, mnożymy ją przez wskazaną powierzchnię i otrzymujemy objętość domu V = 250 m³.

Jeśli pomieszczenie ma złożoną formę architektoniczną, dokonuje się podziału na prostokąty, trójkąty, okręgi, oblicza się i sumuje powierzchnię każdego z nich.

Do określenia ΔT używa się kolumny 6 w tabeli 3.1 SP 131.13330.2012. Podana jest tu temperatura powietrza najzimniejszego okresu, obliczona na podstawie średnich miesięcznych temperatur.

Znajdujemy nazwę miejscowości, w której znajduje się ogrzewany obiekt. Załóżmy, że jest to Briańsk, zatem poszukiwana wartość wynosi -12 °C. Temperatura w pomieszczeniach mieszkalnych według GOST R 51617-2000 powinna wynosić od 18 do 24 °C. Przyjmujemy średnią wartość 22 °C, otrzymujemy ΔT = 34 °C.

Określamy stopień izolacji cieplnej domu i stosujemy odpowiedni współczynnik. W warunkach wzrostu cen nośników ciepła większość właścicieli domów dąży do zwiększenia efektywności energetycznej ogrzewania poprzez poprawę izolacji cieplnej swojego mieszkania, dlatego w pełni uzasadnione jest zastosowanie pierwszego wskaźnika średniego stopnia izolacji cieplnej, który wynosi 1.

Zestawiamy wszystkie wartości według wzoru:

250 m³ × 34 °C × 1 / 860 = 9,88 kW/h.

Zastosujemy zasadę zaokrąglania do najbliższej liczby całkowitej i otrzymamy Q = 10 kW/h.

Nie należy zaniedbywać automatycznego sterowania – należy ustawić różne tryby ogrzewania na noc i na dzień, aby zapewnić komfortowy mikroklimat niezależnie od temperatury za oknem i przy tym oszczędzać do 30% gazu.

Przypominamy, że wykonaliśmy tylko obliczenia cieplne domu, a teraz kolej na obliczenie zużycia gazu. Na razie jednak zasadne będzie zrobienie małej dygresji i wyjaśnienie, że obciążenie grzewcze można obliczyć również w uproszczony sposób.

Zauważmy, że moc kotła gazowego można obliczyć dla konkretnego obiektu z uwzględnieniem wszystkich technicznych niuansów. Według średnich danych na każdy metr standardowej powierzchni mieszkalnej przypada 100 Wh energii cieplnej. Zatem dla domu o powierzchni 100 m² wskaźnik ten wyniesie 100 Wh × 100 m2 = 10 000 Wh lub 10 kWh.

W tym przypadku obliczenia według wzoru i uproszczona metoda dały ten sam wynik, ale tak nie bywa zawsze, a różnica często sięga 20% i więcej. Co więcej, technicy ciepłownictwa zalecają kupowanie kotłów turbinowych i atmosferycznych zawsze z zapasem 20-25% z myślą o możliwości pokrycia strat ciepła w dni z krytycznie niską temperaturą.

Zużycie gazu sieciowego

Do obliczeń wymagana jest znajomość sprawności kotła gazowego. Można ją znaleźć w danych technicznych podanych w dokumentacji towarzyszącej. My natomiast wybierzemy model, który odpowiada domowi o wskazanej powierzchni.

Głównym kryterium wyboru będzie moc cieplna urządzenia. Jej wartość jest bardzo bliska wartości obciążenia cieplnego i może być obliczana według tego samego wzoru, ale do obliczeń uwzględnia się temperaturę najzimniejszego pięciodniowego okresu lub stosuje się współczynnik zwiększający 1,3, ponieważ kocioł musi mieć wystarczającą moc, aby utrzymać ciepło w domu nawet podczas największych mrozów.

W związku z tym do ogrzania 100 m² potrzebny będzie kocioł o mocy około 13 kW. Sprawność (n) wielu modeli ściennych kotłów gazowych, na przykład urządzeń marki NEVA, wynosi 92,5%. Tę wartość będziemy używać w naszych obliczeniach.

Dzięki konstrukcyjnym cechom komory spalania, zwiększeniu efektywności wymienników ciepła, wykorzystaniu utajonego ciepła pary wodnej, sprawność nowoczesnych kotłów gazowych przekracza 90%.

Wartość opałowa, czyli inaczej ciepło spalania właściwe (q), zależy od rodzaju używanego gazu. Jaki dokładnie gaz jest dostarczany do Państwa domu, najlepiej ustalić u dostawcy gazu.

My domyślnie podstawimy do wzoru zaokrągloną wartość odpowiadającą gazowi G20 z niższą wartością opałową Hi, a mianowicie 9,5 kWh/m³. Proszę zwrócić uwagę na jednostki miary – używane są kilowatogodziny, a nie megadżule.

Wszystkie niezbędne wartości zostały określone i pozostaje je zestawić we wzorze:

V = 10 / (92,5 / 100 × 9,5). V = 1,1 m³/h.

Zatem zużycie gazu ziemnego przy ogrzewaniu domu o powierzchni 100 m² z wysokością sufitów 2,5 metra wynosi nieco ponad 1,1 metra sześciennego na godzinę. Na dobę odpowiednio 24,2 metra sześciennego.

Teraz łatwo dowiedzieć się, ile gazu będzie potrzebne na cały sezon grzewczy. Według norm państwowych w okresie grzewczym średnia dobowa temperatura zewnętrzna nie przekracza 8 °C. W strefie środkowej taki okres trwa od 15 października do 15 kwietnia (183 dni).

Ponieważ w tym czasie występują znaczne wahania temperatury, dobowe zużycie gazu dzieli się przez 2, a następnie mnoży przez 183. To znaczy, że na sezon grzewczy potrzeba około 2214,3 metrów sześciennych gazu ziemnego.

Ile potrzeba propanu-butanu na sezon grzewczy

Nowoczesne kotły gazowe są przystosowane do używania nie tylko gazu ziemnego, ale także gazu skroplonego. Aby zgromadzić niezbędną ilość paliwa, używa się nie zwykłych butli gazowych, ale pojemniejszych zbiorników – gazgolderów.

Zastosowanie gazgolderów rozwiązuje problem przechowywania skroplonego paliwa węglowodorowego, wystarczającego do ogrzania domu o powierzchni 100 m² przez cały sezon grzewczy w umiarkowanej strefie klimatycznej.

Przy obliczaniu zużycia gazu skroplonego wymaganego do ogrzania domu 100 m² stosuje się tę samą metodę, ale zmieniają się wartości niektórych zmiennych we wzorze.

Do potrzeb komunalno-bytowych dostarczana jest skroplona mieszanina propanu-butanu.

Jej wartość opałowa wynosi 12.8 kW/kg. Podstawiamy ten parametr do wzoru i otrzymujemy:

V = 10 / (92.5 / 100 × 12.8). V = 0.8 kg/h.

Przy pracy na paliwie skroplonym sprawność urządzenia spada, dlatego zużycie gazu wzrasta o około 10% i wynosi 0,88 kg/h na dobę. Dla Państwa modelu kotła korekta może być inna. Konkretna wartość jest podana w dołączonej dokumentacji.

Teraz obliczamy wymaganą ilość gazu na sezon grzewczy: 0,88 × 24 × 183 = 3865 kg. Tę wartość należy również podzielić przez 2, ze względu na wahania temperatury. Wynik końcowy: na sezon grzewczy potrzeba 1932.5 kg propanu-butanu.

Przyda się przeliczyć kilogramy na litry. Z danych referencyjnych wynika, że 540 gramów skroplonej mieszaniny propan-butan odpowiada 1 litrowi. Oznacza to, że na cały okres sezonu grzewczego potrzeba 3578 litrów gazu skroplonego.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Oszczędnie podchodzi Pan/Pani do energii cieplnej, ale u sąsiada i tak zużycie jest mniejsze? Autor filmiku postanowił podzielić się własnym doświadczeniem w używaniu LPG do ogrzewania domu. Być może ta informacja przyda się również Panu/Pani.

Czy naprawdę termoregulator i czujnik temperatury pomagają znacząco obniżyć koszty gazu w sezonie grzewczym? Filmik pokazuje, jak to wygląda w praktyce.

Aby określić przyszłe zużycie gazu na ogrzewanie, nie trzeba mieć wyższego wykształcenia. Znając sposób wykonywania najprostszych działań matematycznych, obliczy Pan/Pani potrzebne parametry z akceptowalnym błędem.

Przy okazji będzie mógł/mogła Pan/Pani zidentyfikować słabe punkty w swoim domu, zminimalizować straty ciepła, wyeliminować wyciek ciepła na zewnątrz i w rezultacie skorzystać ze wszystkich zalet niebieskiego paliwa.

Prosimy o komentowanie przedstawionych przez nas informacji wraz z przykładami obliczeń i wzorami do określenia zużycia gazu. Podzielić się przydatnymi informacjami na temat artykułu, zadać pytanie lub umieścić zdjęcie będzie Pan/Pani mógł/mogła w bloku znajdującym się poniżej. Niewykluczone, że Państwa zalecenia będą przydatne dla odwiedzających stronę.