Vidutinis dujų suvartojimas 150 m² namo šildymui: skaičiavimo pavyzdys ir šilumotechninių formulių apžvalga

Šildymo sezono finansavimas sudaro reikšmingą biudžeto dalį, skiriamą būsto išlaikymui. Žinant kainą ir vidutines dujų sąnaudas 150 m² namo šildymui, galima gana tiksliai nustatyti išlaidas patalpų šildymui. Šiuos skaičiavimus lengva atlikti savarankiškai, nemokant šilumos technikams.

Viską apie dujų suvartojimo normatyvus ir mėlynojo kuro sąnaudų skaičiavimo būdus sužinosite iš mūsų pateikto straipsnio. Papasakosime, kiek energijos reikės namo šilumos nuostoliams kompensuoti šildymo sezono metu. Patarsime, kokiomis formulėmis reikėtų naudotis atliekant skaičiavimus.

Priemiesčio kotedžų šildymas

Skaičiuojant dujų sąnaudas, reikalingas namo šildymui, sunkiausias uždavinys bus šilumos nuostolių apskaičiavimas, kuriuos šildymo sistema darbo metu privalo visiškai kompensuoti.

Šilumos nuostolių kompleksas priklauso nuo klimato, pastato konstrukcinių ypatybių, naudojamų medžiagų ir vėdinimo sistemos darbo parametrų.

Kompensuojamo šilumos kiekio skaičiavimas

Bet kurio pastato šildymo sistema turi kompensuoti jo šilumos nuostolius Q (W) šaltuoju metų laiku. Jie atsiranda dėl dviejų priežasčių:

1. šilumos mainai per namo perimetrą;
2. šilumos nuostoliai dėl šalto oro patekimo per vėdinimo sistemą.

Formaliai šilumos nuostolius per sieną ir stogą Q_tp galima apskaičiuoti pagal šią formulę:

Q_tp = S * dT / R,

kur:

• S – paviršiaus plotas (m²);
• dT – temperatūrų skirtumas tarp kambario ir lauko oro (°C);
• R – medžiagų šilumos perdavimo varžos rodiklis (m² * °C / W).

Paskutinį rodiklį (kuris taip pat vadinamas “termine varžos koeficientu”) galima paimti iš lentelių, pridedamų prie statybinių medžiagų ar gaminių.

Namo šilumos nuostolių rodiklis labai priklauso nuo stiklo paketo tipo. Aukšta šiltintų langų kaina atsipirks dėl kuro taupymo.

Pavyzdys. Tarkime, kambario išorinė siena turi 12 m² plotą, iš kurio 2 m² užima langas.

Šilumos perdavimo varžos rodikliai yra šie:

• Dujinio betono blokeliai D400: R = 3.5.
• Dviejų kamerų stiklo paketas su argonu “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R = 0,75.

Šiuo atveju, kai patalpos temperatūra “+22°C”, o lauko – “–30°C”, šilumos nuostoliai per išorinę kambario sieną sudarys:

• Q_tp (siena) = 10 * (22 – (– 30)) / 3,5 = 149 W:
• Q_tp (langas) = 2 * (22 – (– 30)) / 0,75 = 139 W:
• Q_tp = Q_tp (siena) + Q_tp (langas) = 288 W.

Toks skaičiavimas duoda teisingą rezultatą, jei nėra nekontroliuojamos oro apykaitos (infiltracijos).

Ji gali atsirasti šiais atvejais:

• Konstrukcijos defektų, tokių kaip nepakankamas langų rėmų prigludimas prie sienų arba izoliacinės medžiagos atsisluoksniavimas, buvimas. Juos būtina pašalinti.
• Pastato senėjimas, dėl kurio mūre atsiranda įskilimų, plyšių ar tuštumų. Tokiu atveju reikia įvesti pataisos koeficientus į medžiagų šilumos perdavimo varžos rodiklį.

Tuo pačiu būdu reikia nustatyti šilumos nuostolius per stogą, jei objektas yra paskutiniame aukšte. Per grindis reikšmingas energijos nuostolis įvyksta tik tada, kai yra nešildoma vėdinama rūsio patalpa, pavyzdžiui, garažas. Į žemę šiluma praktiškai neišeina.

Norint apskaičiuoti daugiasluoksnių medžiagų šilumos perdavimo varžos rodiklį, reikia susumuoti atskirų sluoksnių rodiklius. Paprastai skaičiavimams imamos tik mažiausiai šilumai laidžios medžiagos.

Panagrinėkime antrąją šilumos nuostolių priežastį – pastato vėdinimą. Energijos sąnaudas tiekiamo oro pašildymui (Q_v) galima apskaičiuoti pagal formulę:

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

• L – oro srautas (m³ / h);
• q – oro tankis (kg / m³);
• c – tiekiamo oro savitoji šiluminė talpa (kJ / kg *°C);
• dT – temperatūrų skirtumas tarp patalpos ir lauko oro (°C).

Oro savitoji šiluminė talpa mums rūpimame temperatūrų diapazone [–50.. +30 °C] yra lygi 1,01 kJ / kg *°C arba, perskaičiavus į mums reikalingą dimensiją: 0,28 W * h / kg *°C. Oro tankis priklauso nuo temperatūros ir slėgio, tačiau skaičiavimams galima imti 1,3 kg / m³ reikšmę.

Pavyzdys. 12 m² kambariui, esant tokiam pačiam temperatūrų skirtumui kaip ir ankstesniame pavyzdyje, šilumos nuostoliai dėl vėdinimo sudarys:

Q_v = (12 * 3) * 1,3 * 0,28 * (22 – (– 30)) = 681 W.

Projektuotojai oro srautą ima pagal SNiP 41-01-2003 (mūsų pavyzdyje 3 m³ / h 1 m² gyvenamojo kambario ploto), tačiau šią vertę pastato savininkas gali gerokai sumažinti.

Iš viso suminiai modelinio kambario šilumos nuostoliai sudaro:

Q = Q_tp + Q_v = 969 W.

Norint apskaičiuoti šilumos nuostolius per parą, savaitę ar mėnesį, būtina žinoti vidutinę temperatūrą per šiuos laikotarpius.

Iš aukščiau pateiktų formulių matyti, kad tiek trumpam laikotarpiui, tiek visam šaltajam sezonui reikalingo dujų kiekio apskaičiavimas turi būti atliekamas atsižvelgiant į vietovės, kurioje yra šildomas objektas, klimatą. Todėl gerai pasiteisinusius tipinius sprendimus galima naudoti tik panašioms gamtinėms sąlygoms.

Norint nustatyti panašius klimatinius parametrus, galima naudotis vidutinių mėnesio temperatūrų žemėlapiais žiemos laikotarpiu. Juos nesunku rasti internete.

Esant sudėtingai namo geometrijai ir įvairovei medžiagų, naudojamų jo statyboje ir šiltinime, reikiamo šilumos kiekio apskaičiavimui galima pasinaudoti specialistų paslaugomis.

Šilumos nuostolių mažinimo būdai

Išlaidos namo šildymui sudaro didelę jo priežiūros išlaidų dalį. Todėl tikslinga atlikti tam tikrus darbus, skirtus šilumos nuostoliams mažinti, atliekant lubų šiltinimą, namo sienų, grindų šiluminę izoliaciją ir gretimų konstrukcijų šiltinimą.

Naudojant išorinio šiltinimo schemas iš namo išorės ir vidaus, galima žymiai sumažinti šį rodiklį. Ypač tai liečia senus pastatus su dideliu sienų ir perdangų nusidėvėjimu. Tos pačios polistireninio putplasčio plokštės leidžia ne tik sumažinti ar visiškai pašalinti užšalimą, bet ir iki minimumo sumažinti oro infiltraciją per apsaugotą dangą.

Taip pat galima pasiekti reikšmingų sutaupymų, jei prie šildymo neprijungiami vasariniai namo plotai, tokie kaip verandos ar mansardinis aukštas. Tokiu atveju žymiai sumažės šildomos namo dalies perimetras.

Naudojant mansardinį aukštą tik vasarą, žymiai sutaupoma šildymo išlaidų žiemą. Tačiau tokiu atveju viršutinio aukšto lubos turi būti gerai apšiltintos.

Jei griežtai laikomasi patalpų vėdinimo normų, kurios išdėstytos SNiP 41-01-2003, tai šilumos nuostoliai dėl oro apykaitos bus didesni nei dėl pastato sienų ir stogo užšalimo. Šios taisyklės yra privalomos projektuotojams ir visiems juridiniams asmenims, jei patalpa naudojama gamybai ar paslaugoms teikti. Tačiau namo gyventojai savo nuožiūra gali sumažinti dokumente nurodytas vertes.

Be to, iš gatvės patenkančiam šaltam orui pašildyti galima naudoti šilumokaičius, o ne prietaisus, kurie vartoja elektrą ar dujas. Taip paprastas plokštelinis rekuperatorius gali sutaupyti daugiau nei pusę energijos, o sudėtingesnis įrenginys su šilumnešiu – apie 75 %.

Reikiamo dujų tūrio apskaičiavimas

Degiosios dujos turi kompensuoti šilumos nuostolius. Tam, be namo šilumos nuostolių, būtina žinoti degimo metu išsiskiriančios energijos kiekį, kuris priklauso nuo katilo naudingumo koeficiento ir mišinio šilumingumo.

Katilo pasirinkimo taisyklė

Šildytuvo pasirinkimą reikia atlikti atsižvelgiant į namo šilumos nuostolius. Jo turi pakakti laikotarpiui, kai pasiekiamas metinis temperatūrų minimumas. Grindinio arba sieninio dujinio katilo pase už tai atsakingas parametras “nominali šiluminė galia”, kuri buitiniams prietaisams matuojama kW.

Kadangi bet koks statinys pasižymi šiline inercija, tai skaičiuojant reikalingą katilo galią, už minimalią temperatūrą paprastai imamas šalčiausio penkiadienio rodiklis. Konkrečiai vietovei jį galima sužinoti organizacijose, kurios renka ir apdoroja meteorologinę informaciją, arba iš 1 lentelės. SNiP 23-01-99 (4 stulpelis).

1 lentelės fragmentas iš SNiP 23-01-99. Jos pagalba galima gauti reikiamus duomenis apie vietovės, kurioje yra šildomas objektas, klimatą.

Jei katilo galia viršija pakankamą patalpų šildymui rodiklį, tai nepadidina dujų suvartojimo. Tokiu atveju įrangos prastovos laikotarpis bus ilgesnis.

Kartais yra prasmė pasirinkti šiek tiek mažesnės galios katilą. Tokie įrenginiai gali būti gerokai pigesni tiek perkant, tiek eksploatuojant. Tačiau tokiu atveju būtina turėti atsarginį šilumos šaltinį (pavyzdžiui, kaloriferį su benzininiu generatoriumi), kurį bus galima naudoti esant dideliems šalčiams.

Pagrindinis katilo efektyvumo ir ekonomiškumo rodiklis yra naudingumo koeficientas. Šiuolaikinės buitinės įrangos jis svyruoja nuo 88 % iki 95 %. Naudingumo koeficientas nurodytas įrenginio pase ir jis naudojamas skaičiuojant dujų suvartojimą.

Šilumos išskyrimo formulė

Norint teisingai apskaičiuoti gamtinių arba suskystintų dujų suvartojimą namo, kurio plotas apie 150 m², šildymui, būtina sužinoti dar vieną rodiklį – tiekiamo kuro šilumingumą (savitoji degimo šiluma). Pagal “SI” sistemą jis matuojamas J/kg suskystintoms dujoms arba J/m³ gamtinėms dujoms.

Dujų rezervuarai (talpyklos suskystintoms dujoms laikyti) apibūdinami litrais. Norint sužinoti, kiek kuro kilogramų jame tilps, galima taikyti santykį 0,54 kg / 1 l.

Yra dvi šio rodiklio reikšmės – žemesnysis šilumingumas (H_l) ir aukštesnysis (H_h). Jis priklauso nuo kuro drėgnumo ir temperatūros. Skaičiuojant imamas H_l rodiklis – jo reikia teirautis dujų tiekėjo.

Jei tokios informacijos nėra, skaičiavimuose galima priimti šias vertes:

• gamtinėms dujoms H_l = 33,5 mJ / m³;
• susystintoms dujoms H_l = 45,2 mJ / kg.

Atsižvelgiant į tai, kad 1 mJ = 278 W * h, gauname šias šilumingumo vertes:

• gamtinėms dujoms H_l = 9,3 kW * h / m³;
• susystintoms dujoms H_l = 12,6 kW * h / kg.

Per tam tikrą laikotarpį suvartotų dujų tūrį V (m³ arba kg) galima apskaičiuoti pagal šią formulę:

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

• Q – pastato šilumos nuostoliai (kW);
• E – šildymo laikotarpio trukmė (h);
• H_l – mažiausias dujų šilumingumas (kW * h / m³);
• K – katlo naudingumo koeficientas.

Susystintoms dujoms H_l matmuo yra kW * h / kg.

Dujų suvartojimo skaičiavimo pavyzdys

Pavyzdžiui, paimkime tipinį surenkamą karkasinį medinį dviejų aukštų kotedžą. Regionas – Altajaus kraštas, m. Barnaulas.

Kotedžo matmenys – 10 x 8,5 m. Dvišlaičio stogo nuolydžio kampas – 30°. Šis projektas pasižymi šilia mansarda, palyginti dideliu stiklinimo plotu, rūsio ir išsikišusių namo dalių nebuvimu.

1 veiksmas. Apskaičiuokime pagrindinius namo parametrus šilumos nuostoliams apskaičiuoti:

• Grindys. Jei nėra vėdinamo rūsio, nuostoliai per grindis ir pamatą gali būti neįskaičiuoti.
• Langai. Dviejų kamerų stiklo paketas “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R_o = 0,75. Stiklinimo plotas S_o = 40 m².
• Sienos. Išilginės (šoninės) sienos plotas yra 10 * 3,5 = 35 m². Skersinės (fasadinės) sienos plotas yra 8,5 * 3,5 + 8,5² * tg(30) / 4 = 40 m². Taigi, bendras pastato perimetro plotas yra 150 m², o atsižvelgiant į stiklinimą, ieškoma reikšmė S_s = 150 – 40 = 110 m².
• Sienos. Pagrindinės šilumos izoliacinės medžiagos yra klijuota mediena, 200 mm storio (R_b = 1,27) ir bazalto izoliacija, 150 mm storio (R_u = 3,95). Bendras sienos šilumos perdavimo varžos rodiklis R_s = R_b + R_u = 5,22.
• Stogas. Šilumos izoliacija visiškai atitinka stogo formą. Stogo plotas be iškyšų S_k = 10 * 8,5 / cos (30) = 98 m².
• Stogas. Pagrindinės šilumos izoliacinės medžiagos yra dailylentė, 12,5 mm storio (R_v = 0,07) ir bazalto izoliacija, 200 mm storio (R_u = 5,27). Bendras stogo šilumos perdavimo varžos rodiklis R_k = R_v + R_u = 5,34.
• Vėdinimas. Tegul oro srautas apskaičiuojamas ne pagal namo plotą, o atsižvelgiant į reikalavimus, užtikrinančius ne mažiau kaip 30 m³ vienam žmogui per valandą. Kadangi kotedže nuolat gyvena 4 žmonės, tai L = 30 * 4 = 120 m³ / val.

Žingsnis. 2. Apskaičiuokime reikalingą katilo galią. Jei įranga jau įsigyta, šį etapą galima praleisti.

Mūsų skaičiavimams reikia žinoti tik du dujinio katilo rodiklius: naudingumo koeficientą (NK) ir vardinę galią. Jie turi būti nurodyti prietaiso pase.

Šalčiausio penkiadienio temperatūra lygi “–41 °С”. Komfortinę temperatūrą laikysime “+24 °С”. Taigi vidutinis temperatūrų skirtumas per šį laikotarpį bus dT = 65 °С.

Apskaičiuokime šilumos nuostolius:

• per langus: Q_o = S_o * dT / R_o = 40 * 65 / 0.75 = 3467 W;
• per sienas: Q_s = S_s * dT / R_s = 110 * 65 / 5.22 = 1370 W;
• per stogą: Q_k = S_k * dT / R_k = 98 * 65 / 5.34 = 1199 W;
• dėl vėdinimo: Q_v = L * q * c * dT = 120 * 1.3 * 0.28 * 65 = 2839 W.

Bendri šilumos nuostoliai viso namo per šalčiausią penkiadienį sudarys:

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

Taigi šiam modeliniam namui galima pasirinkti dujinį katilą, kurio maksimali šiluminė galia yra 10-12 kW. Jei dujos naudojamos ir karštam vandeniui tiekti, reikės pasirinkti didesnio našumo įrenginį.

Žingsnis 3. Apskaičiuokime šildymo laikotarpio trukmę ir vidutinius šilumos nuostolius.

Šaltuoju metų laiku, kai būtinas šildymas, suprantamas sezonas, kai vidutinė paros temperatūra yra žemesnė nei 8-10 °С. Todėl skaičiavimams galima imti arba 11-12 stulpelius, arba 13-14 stulpelius iš 1 lentelės SNiP 23-01-99.

Šis pasirinkimas paliekamas kotedžo savininkams. Tačiau didelio skirtumo metiniame degalų suvartojime nebus. Mūsų atveju pasirinksime laikotarpį, kai temperatūra žemesnė nei “+10 °С”. Šio laikotarpio trukmė yra 235 dienos arba E = 5640 valandų.

Centralizuotame šildyme šilumnešio tiekimo įjungimas ir išjungimas vyksta pagal nustatytus reglamentus. Vienas iš privataus namo privalumų – šildymo režimo paleidimas pagal gyventojų norą.

Namo šilumos nuostoliai vidutinei temperatūrai per šį laikotarpį apskaičiuojami taip pat kaip 2 žingsnyje, tik parametras dT = 24 – (– 6.7) = 30.7 °С. Atlikus skaičiavimus gauname Q = 4192 W.

Žingsnis 4. Apskaičiuokime sunaudojamų dujų kiekį.

Tegul katilo naudingumo koeficientas K = 0,92. Tada suvartojamų dujų tūris (esant vidutiniams minimalaus dujų mišinio šilumingumo rodikliams) per šaltąjį laikotarpį bus:

• gamtinėms dujoms: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (9300 * 0,92) = 2763 m³;
• suskystintoms dujoms: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (12600 * 0,92) = 2040 kg.

Žinant dujų kainas, galima apskaičiuoti ir šildymo finansines išlaidas.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Dujų suvartojimo sumažinimas pašalinant klaidas, susijusias su namo šiltinimu. Tikras pavyzdys:

Dujų suvartojimas esant žinomai šiluminei galiai:

Visi šilumos nuostolių skaičiavimai gali būti atlikti savarankiškai tik tada, kai žinomos medžiagų, iš kurių pastatytas namas, termoizoliacinės savybės. Jei pastatas senas, pirmiausia reikia patikrinti, ar jis neperšąla, ir pašalinti nustatytas problemas.

Po to pagal straipsnyje pateiktas formules galima atlikti dujų suvartojimo skaičiavimą labai tiksliai.

Palikite, prašome, komentarus žemiau esančiame atsiliepimų bloke. Įkelkite nuotraukas straipsnio tema, užduokite klausimus dominančiais momentais. Dalinkitės naudinga informacija, kuri gali praversti mūsų svetainės lankytojams.