Как рассчитать потребление газа на отопление дома

Использование пропана

Вещество имеет формулу C3H8 и относится к малотоксичным категориям со специфическим запахом. Воздух становится взрывоопасным, если в нем присутствует концентрация паров бутана 1,8 – 9,1%, пропана – 2,3 – 9,5%, давление составляет 0,1 МПа при температуре от +15 до +20°С. Пропан самовоспламеняется при +470°С, бутан – +405°С.

Химические и физические свойства пропана:

• молекулярная масса – 44,097 кг/кмоль, молекулярный объем – 21,997 м3/кмоль;
• расход сжиженного газа на 1 кВт тепла составляет 0,16 дм3 (литра);
• газовая плотность при 0°С – 2,0037 кг/м3, при +20° – 1,87 кг/м3;
• плотность в жидкой фазе – 528 кг/м3;
• объем воздуха, необходимый для горения 1 куба – 23,8 м3.

Централизованный газопровод

В газовом трубопроводе подается природный газ. Строительство централизованной магистрали требует определенных затрат, поэтому метан используют жители густонаселенных регионов и местностей с большим объемом потребления. Загородное население не всегда имеет доступ к газовому трубопроводу и топливо им доставляется в баллонах.

Магистраль строится из стальных труб диаметром до 1,42 м и рассчитывается на давление до 10 МПа. Трубопроводы пропускают около 55 – 60 млрд кубометров газа за годовой период. Магистрали прокладываются под землей или проходят по поверхности. В комплексное обслуживание включаются компрессорные пункты, станции очистки и осушки, газораспределительные точки.

Газгольдеры

Газгольдеры

Для непрерывной подачи СУГ используются подземные и надземные газовые емкости, которые устанавливаются в многоэтажном секторе или на территории частного жилищного массива. Из резервуара топливо подается в квартиры и дома, используется, чтобы обогреть помещение.

Газовые емкости имеют систему контроля и регистрируют наполнение отстойника. Датчик определяет запас газа и передает сигнал в службу, когда уровень топлива в резервуаре уменьшается до 30%. Оператор высылает автоцистерну для наполнения емкости.

На дне газгольдера постоянно скапливается жидкость, которая не перешла в газообразное состояние, резервуар требует очистки. Хранилища удобны в использовании, т. к. обеспечивают непрерывную подачу топлива.

Баллоны

Баллонный газ используется в отоплении жилища, если зимой жильцы нерегулярно посещают загородный дом. В емкостях поставляется пропан или его смесь с бутаном. Минусом является увеличение стоимости топлива при удалении от поставщика продукта. Стандартный пропановый баллон вмещает 22 кг газа и весит 19 кг. Используются композитные емкости, они легче, но стоят дороже.

Параметры газовых баллонов:

• длина единицы 28 – 95 см;
• диаметр – 20 – 30 см;
• толщина стенки – 3 – 4 мм;
• вес – 4 – 22 кг.

Дополнительные теоретические способы расчета расхода природного газа

Исходя из теплопотерь дома

Наглядное изображение теплопотерь частоного дома.

В точности теплопотери дома считаются исходя из площади + корректировки, связанные с площадью остекления, степенью утепленности дома, климатическим поясом и температурой в самую холодную декаду отопительного сезона. Упрощенно принято считать, что на каждые 10 м2 дома среднестатистического дома с кладкой в 2 кирпича и высотой потолков до 2,7 м приходится 1-1,2 кВт/час теплопотерь. Соответственно, для поддержания комфортной температуры, необходимо установить баланс получаемого от системы отопления тепла и теплопотерь.

Рассчитаем на примере среднестатистического дома площадью 100 м2, расположенного в Подмосковье, не предполагающего корректировок связанных с климатической зоной. Теплопотери такого дома составят около 11 кВт/час, столько же будет производить и газовый котел. Вспоминаем, что удельная теплоемкость сгорания природного газа – 9,3 кВт. Однако большинство газовых котлов имеет КПД 90%, поэтому необходимо внести соответствующую поправку на эффективность.

Итого, расход газа = 11 (кВт/час) / (9,3 (кВт) * 0,9 (КПД 90%)) = 1,31 м3/час, что равно 31,44 куба в сутки. Согласно тарифу на момент написания статьи для Подмосковья это 176,1 руб/сутки.

Потребление котлом определенной мощности

Некоторые производят расчет потребления газа по мощности котла, это уместно, если, например, котлоагрегат довольно старый и паспортный расход неизвестен. Допустим, имеется котел мощностью 10 кВт, для расчетов также понадобится КПД, который, вероятно, также неизвестен, но на практике КПД старых советских и постсоветских газовых котлов едва достигал 70%.

Потребление котла считаем по уже понятному из примеров ранее принципу: 10 кВт / (9,3 кВт * 0,7 (предполагаемый КПД 70%)) = 1,54 куб. м/час или 36,96 куб. м/сутки при беспрерывной работе основных горелок. Потребление газа котлом 24 кВт = 24 / (9,3 * 0,7) = 3,69 куб м/час.

Газовые котлы отопления: самая подробная инструкция по выборуЧек-лист по критериям выбора, рейтинг моделей в 2021 году

Общие принципы проведения расчетов мощности отопления и потребления энергоносителей

А для чего вообще проводятся подобные расчеты?

Применение газа в качестве энергоносителя для функционирования системы отопления – выигрышно со всех сторон. Прежде всего, привлекают вполне доступные тарифы на «голубое топливо» – они не идут ни в какое сравнение с, казалось бы, более удобным и безопасным электрическом. По стоимости конкуренцию могут составить лишь доступные виды твёрдого топлива, например, если не наблюдается  особых проблем с заготовкой или приобретением дров. Но по эксплуатационным издержкам – необходимости регулярного подвоза, организации правильного хранения и постоянного контроля за загрузкой котла, твердотопливное отопительное оборудование полностью проигрывает газовому, подключённому к сетевой подаче.

Одним словом, если есть возможность выбрать именно этот способ обогрева жилья, то в целесообразности установки газового котла вряд ли стоит сомневаться.

По критериям экономичности и удобства в эксплуатации реальных соперников у газового отопительного оборудования в настоящее время пока что нет

Понятно, что при выборе котла одним из ключевых критериев всегда является его тепловая мощность, то есть способность выработать определенное количество тепловой энергии. Если говорить проще, то приобретаемое оборудование по своим заложенным техническим параметрам должно обеспечить поддержание комфортных условий проживания в любых, даже самых неблагоприятно складывающихся условиях. Этот показатель чаще всего указывается в киловаттах, и, безусловно, отражается на стоимости котла, его габаритах, потреблении газа. А значит, задача при выборе такова, чтобы приобрести модель, которая в полной мере отвечала  потребностям, но, в то же время, не обладала неоправданно завышенными характеристиками – это и невыгодно хозяевам, и не слишком полезно для самого оборудования.

При выборе любого отопительного оборудования очень важно найти «золотую середину» – чтобы мощности было достаточно, но одновременно – без совершенно не оправданного ее завышения

Важно правильно понимать еще один момент. Это то, что указанная паспортная мощность газового котла всегда показывает его максимальный энергетический потенциал

При правильном подходе она должна, безусловно, несколько превышать расчетные данные необходимого поступления тепла для конкретного дома. Тем самым и закладывается тот самый эксплуатационный резерв, который,  возможно, когда-нибудь понадобится при самых неблагоприятных условиях, например, при экстремальных, несвойственных району проживании холодах. Например, если расчеты показывает, что для загородного дома потребность в тепловой энергии составляет, допустим, 9,2 кВт, то разумнее будет остановить свой выбор на модели с тепловой мощностью 11,6 кВт.

Будет ли эта мощность полностью востребована? – вполне возможно, что и нет. Но и запас ее не выглядит чрезмерным.

Для чего это все так подробно разъясняется? А только лишь для того, чтобы у читателя наступила ясность с одним важным моментом. Будет совершенно неправильным рассчитывать потребление газа конкретной системой отопления, отталкиваясь исключительно от паспортных характеристик оборудования. Да, как правило, в технической документации, сопровождающей отопительный агрегат,  указывается расход энергоносителя в единицу времени (м³/час), но это опять же в большей мере теоретическая величина. И если пытаться получить искомый прогноз расхода простым умножением этого паспортного параметра на количество часов (и далее – дней, недель, месяцев) эксплуатации, то можно прийти к таким показателям, что станет страшно!..

Брать за основу для расчетов паспортные значения расхода газа – нецелесообразно, так как они не покажут реальной картины

Частенько в паспортах указывается диапазон расхода – обозначены границы минимального и максимального потребления. Но и это, наверное, не станет большим подспорьем в проведении расчетов реальных потребностей.

А ведь максимально приближенный к реальности расход газа знать все же весьма полезно. Это поможет, во-первых, в планировании семейного бюджета. Ну а во-вторых, обладание такой информацией должно, вольно или невольно, стимулировать рачительных хозяев к поиску резервов экономии энергоносителей – возможно, стоит предпринять определённые шаги к тому, чтобы свести потребление к возможному минимуму.

Пример расчета потребления газа на отопление частного дома от сети

Лучше понять специфику и особенности расчетов поможет наглядный пример. Данный расчет можно применять как для квартиры, так и для загородного дома. Для начала следует собрать исходные данные.

Исходные параметры расчета:

• Площадь помещений – 100 м2;
• Мощность котла – 10 кВт;
• КПД теплового агрегата – 95%.

Для начала следует джоули перевести в киловатты. 1квт имеет 3,6 МДж. Также следует понимать, что норма в 10 квт используется для отопления дома в самые холодные времена. Но на сезон особо холодных дней не так много.

В более благоприятные зимние деньки не требуется так много киловатт для отопления. Именно поэтому данный параметр принято разделять пополам при проведении расчетов. Далее полученные данные подставляют в специальную формулу. А при умножении показателя на тарифы можно рассчитать экономическую часть потребления газа.

Узнав необходимое количество топлива в час, можно сделать расчеты на весь сезон. Так полученное число следует умножить на 24 и получить показатель потребления в день. Дальше полученные данные умножаются на 30 и получают необходимое количество газа в месяц. Расчет на сезон учитывает обогрев на протяжении 7 месяцев.

Как быть, если я использую сжиженный газ?

Расчет точно такой же, только вместо кубометров используются килограммы. Средний расход газа котлом на сниженном топливе (при условии, что мощность у нас те же 15 кВт) – 1,29 килограмм в час. В день – 12,9 кг. За сезон – 2 322 кг.

В чем слабость данных расчетов?

Обратите внимание, что это оценочный расчет. Здесь не учтены некоторые обстоятельства:

1. Интенсивность топки будет меняться на протяжении сезона. В конце осени и начале весны котел, возможно, вообще не будет включаться. А мы при расчете предполагаем, что котел работает в течение всего периода равномерно. На интенсивность использования котла влияют также не климатические факторы: качество радиаторов (эффективность теплоотдачи), наличие дополнительного отопления (теплый пол) и т.д.
2. Эффективность котла (то есть потребление газа на выделение заданного объема тепловой энергии) – не стабильный показатель. Если дом хорошо утеплен, оборудование содержится в порядке и дымоход регулярно прочищается, то помещение прогреется с меньшим расходом газа, чем в противоположной ситуации.

С другой стороны, при отсутствии продуманного утепления, нагреватель будет работать на износ, чтобы нагреть комнаты до нужной температуры. Отсюда повышенный расход топлива и финансов.

По данным двум пунктам видны направления, которые помогут снизить потребление газа и сэкономить на его оплате. Основное направление экономии, конечно, наружное и внутреннее утепление помещений.

Расход газа разными по мощности котлами

Расход топлива зависит в первую очередь от мощности прибора. Немаловажным фактором, оказывающим влияние на расход, является принцип работы -конвекционный или конденсационный, двухконтурный или одноконтурный, оборудование коаксиальным или традиционным дымоходом, техническое состояние агрегата, качество потребляемого газа, степень утепленности обогреваемого помещения, использование прибора только на отопление или на отопление и нагрев воды.

Настенный агрегат с конденсационным принципом действия,закрытой камерой сгорания и коаксиальным дымоходом дает наименьший расход газа. Как посчитать расход газового котла в отопительный период? При расчете следует учитывать — одноконтурный или двухконтурный котел, продолжительность отопительного периода, КПД агрегата, площадь отапливаемого здания, высоту потолков.

Естественно, что если теплообменник забит накипью и помещение не утеплено, то при работе котла будет большой расход (перерасход) топлива (газа) в час. Ниже приведем максимальные цифры потребления топлива в отопительный период котлов разной мощности с учетом, что он длится 210 дней.

Зная цифры расхода в час, можно высчитать используемый объем топлива в день и за сутки. Учитывая приведенные значения расходуемого топлива и цену на газ в вашем регионе, сумму, которую вы платите за центральное отопление, можно посчитать, выгодно ли ставить газовый котел в квартире.

Сжиженный газ

Многие котлы производятся таким образом, что при смене топлива можно использовать одну и ту же горелку. Поэтому некоторые владельцы выбирают метан и пропан-бутан для обогрева. Это вещество с низким показателем плотности. В процессе отопления выделяется энергия и происходит естественное охлаждение под воздействием давления. Расходование зависит от оборудования. Автономное снабжение включает в себя следующие элементы:

• Сосуд или баллон, содержащий смесь бутана, метана, пропана – газогольдер.
• Приборы для управления.
• Система коммуникаций, по которым движется топливо и распределяется внутри частного дома.
• Датчики для отслеживания температуры.
• Запорная арматура.
• Устройства автоматической регулировки.

Газогольдер должен находиться не менее, чем в 10 метрах от котельной. При наполнении баллона в 10 кубов для обслуживания здания в 100 м2 понадобится оборудование мощностью в 20 кВт. При таких условиях достаточно заправлять не более 2 раз в год. Чтобы высчитать ориентировочный расход газа, нужно в формулу R=V/(qHxK) вставить значение для сжиженного ресурса, при этом вычисления ведутся в кг, которые затем преобразуют в литры. При теплоте сгорания 13 кВт/кг или 50 мДЖ/кг получается следующая величина для дома в 100 м2: 5/(13х0,9)=0,427кг/час.

Так как литр пропан-бутана весит 0, 55 кг, выходит формула – 0,427/0,55=0,77 литров сжиженного топлива за 60 минут, или 0,77х24=18 л за 24 часа и 540 л за 30 дней. Учитывая, что в одной емкости находится около 40 л ресурса, расход в течение месяца составит 540/40=13,5 баллонов газа.

Как уменьшить потребление ресурса?

В целях сокращения расходов на обогрев помещения владельцы домов применяют различные меры. В первую очередь необходимо проконтролировать качество оконных и дверных проемов. При наличии щелей тепло будет уходить из комнат, что приведет к большему потреблению энергии.

Также одним из слабых мест является кровля. Горячий воздух поднимается вверх и смешивается с холодными массами, увеличивая расход в зимний период. Рациональным и недорогим вариантом будет обеспечить защиту от холода на крыше при помощи рулонов минеральной ваты, которую укладывают между стропилами, при этом не требуется дополнительной фиксации

Важно заняться утеплением стен внутри и снаружи здания. Для этих целей существует огромное количество материалов с отличными свойствами

Например, пенополистирол считается одним из лучших изоляторов, который хорошо поддается финишной отделке, также его применяют в изготовлении сайдинга.

При установке оборудования для отопления в загородном доме необходимо рассчитать оптимальную мощность котла и системы, работающей на естественной или принудительной циркуляции. Датчики и термостаты контролируют температуру, в зависимости от климатических условий. Программирование обеспечит своевременную активацию и отключение при необходимости. Гидрострелка к каждому прибору с датчиками для отдельно взятой комнаты автоматически определит, когда нужно начинать обогревать площадь. Батареи оснащают термоголовками, а стены за ними покрывают фольгированной мембраной, чтобы энергия отражалась в помещение и не уходила впустую. При теплых полах температура носителя достигает всего 50°C, что также является определяющим фактором при экономии.

Сантехники: Вы будете платить за воду до 50% МЕНЬШЕ, с этой насадкой на кран

Применение альтернативных установок поможет снизить потребление газа. Это гелиосистемы и оборудование, работающее от силы ветра. Считается наиболее эффективным использование нескольких вариантов одновременно.

Расход на отопление дома газом можно высчитать по определенной формуле. Вычисления лучше проводить на этапе проектирования здания, это поможет выяснить рентабельность и целесообразность потребления

Также важно принять во внимание количество проживающих людей, КПД котла и возможность применения дополнительных альтернативных систем обогрева. Эти меры позволят сэкономить и значительно сократить расходы

Определение годовых расходов газа

Годовые расходы газа Qгод, м3/год, на бытовые нужды определяют по чис­ленности населения города (района) и нормам газопотребления на одного чело­века, а на коммунально-бытовые – в зависимости от пропускной способности предприятия и норм расхода газа по формуле:

(3.1)

Где:

q – норма расхода теплоты на одну расчетную единицу, МДж/год;

N – число расчетных единиц;

– низшая теплота сгорания газа на сухую массу, МДж/м3.

Таблица 3.1 Годовой расход газа на бытовые и коммунально-бытовые нужды

Назначение расходуемого газа	Показатель потребления	Количество расчетных единиц	Норма расхода тепла q, МДж/год	Годовой расход газа , м3/год	Результаты, м3/год
Кварталы с газовыми плитами и централизованным ГВС (1-я зона застройки)
На приготовление пищи и хозяйственные нужды в жилых домах	На 1 чел. В год	Численность жителей N1=136427,6	2800		6923067,49
Больницы для приготовления пищи и горячей воды	На 1 койку в год		1637,131		367911,5
Поликлиники для процедур	На 1 посетителя в год		3547,117		5335,796
Столовые и рестораны	На 1 обед и 1завтрак		14938822		1705670,755
ИТОГО:	9348138,911
Кварталы с газовыми плитами и проточными водонагревателями (2-я зона застройки)
На приготовление пищи и хозяйственные нужды в жилых домах	На 1 чел. В год	Численность жителей N5=1219244,8	8000		31787588,63
Больницы для приготовления пищи и горячей воды	На 1 койку в год		2630,9376		591249,1485
Поликлиники для процедур	На 1 посетителя в год		5700,3648		8574,702
Столовые и рестораны	На 1 чел. В год		24007305		2741083,502
ИТОГО:	36717875,41
Годовые расходы газа крупными коммунально-бытовыми потребителями
Бани	На 1 помывку		3698992,9		2681524,637
Прачечные	На 1 т сухого белья		25964,085		8846452,913
Хлебозавод	На 1 т изделий		90874,298		8975855,815

Годовые расходы газа на технологические и энергетические нужды промышленных, коммунально-бытовых и сельскохозяйственных предприятий оп­ределяют по удельным нормам расхода топлива, объему выпускаемой продук­ции и величине фактического топливопотребления. Расход газа определяют от­дельно для каждого предприятия.

Годовой расход газа на котельную складывается из расходов газа на ото­пление, горячее водоснабжение и принудительную вентиляцию зданий во всем районе.

Годовой расход газа на отопление , м3/год, жилых и общественных зданий рассчитывают по формуле:

(3.1)

Где:

а = 1,17 – поправочный коэффициент принимается в зависимости от температуры наружного воздуха;

qa – удельная отопительная характеристика здания принимается 1,26-1,67 для жилых зданий в зависимости от этажности, кДж/(м3×ч×оС);

tв – температура внутреннего воздуха, С;

tcp от – средняя темпе­ратура наружного воздуха в отопительный период , °С; пот =120 – продолжитель­ность отопительного периода, сут. ;

VH – наружный строительный объем отапли­ваемых зданий, м3;

– низшая теплота сгорания газа на сухую массу, кДж/м3;

ή – КПД теплоиспользующей установки, принимается 0,8-0,9 для отопительной котельной.

Наружный строительный объем отапливаемых зданий можно определить

как

(3.2)

Где:

V0 – объем жилых зданий на человека, принимается равным 60 м3/чел, если нет других данных;

Np — количество жителей в районе, чел.

Таблица 3.2 Значения поправочного коэффициента а в зависимости от температуры

наружного воздуха

,°С	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-40	-50
а	1,45	1,20	1,17	1,08	1,00	0,95	0,85	0,82

Годовой расход газа на централизованное горячее водоснабжение (ГВС) , м3/год, котельных определяют по формуле:

(3.3)

Где:

qГВС = 1050 кДж/(чел-ч) – укрупненный показатель среднечасового расхода тепла на ГВС на 1 чел.;

N – число жителей, пользующихся цен­трализованном ГВС;

tхл, tхз – температура холодной воды в летний и зимний пе­риод, °С, принимается tхл =15 °С, tx= 5 °С;

– низшая теплота сгорания газа на сухую массу, кДж/м3;

– коэффициент, учитывающий снижение расхода го­рячей воды в летний период в зависимости от климатической зоны, принимает­ся от 0,8 до 1.

м3/год

Годовой расход газа на принудительную вентиляцию общественных зда­ний , м3/год, можно определить из выражения

(3.4)

Где:

qв – удельная вентиляционная характеристика здания, может быть принята 0,837 кДж/(м3×ч×°С);

fcp.в. – средняя температура наружного воздуха для расчета вентиляции, °С, (допускается принимать tcp в. = tcp om).

По району годовой расход газа , потребляемый сетями низкого давления , м3/год, равен

(3.5)

м3/год

Годовой расход газа крупными коммунально-бытовыми потребителями , м3/год, равен:

(3.6)

м3/год

Всего на коммунальные и коммунально-бытовые нужды расходуется , м3/год, газа

(3.7)

м3/год

Общий годовой расход газа районом , м3/год, без промышленных потребителей составляет:

(3.8)

4 Полезные советы

Если хозяева дома проживают в климатической зоне с суровыми затяжными зимами, а обшивка их дома находится в неудовлетворительном состоянии или существуют какие-то другие особенности, оказывающие прямое воздействие на теплопотери, то расчет потребления газа можно выполнить на специальном калькуляторе. Такие программы позволяют учитывать максимум данных и дают более точные результаты.

Расчетную норму потребляемого топлива можно сократить, если еще до начала отопительного сезона предпринять несколько эффективных мер. Снизить расходы на отопление жилого помещения газом помогут такие действия:

1. 1. Внутреннее и / или наружное утепление фасада и его дополнительная обшивка.
2. 2. Замена старого остекления тройными стеклопакетами с непромерзающим профилем.
3. 3. Установка газового оборудования с высоким уровнем КПД.
4. 4. Использование особых способов проветривания, которые предполагают открывание окон настежь на 5−10 минут и полную замену воздуха в помещении.
5. 5. Обустройство «теплых» полов в доме под основным напольным покрытием.
6. 6. Установка терморегуляторов, которые будут автоматически блокировать расход топлива выше заданной нормы.
7. 7. Замена радиаторов отопления на новые и выбор оптимальных вариантов их врезки в общую систему.

Безусловно, все перечисленные меры, направленные на сокращение общего расхода газа в зимний период, требуют немалых капиталовложений. Но все вложенные средства окупятся уже в ближайшие отопительные сезоны, поэтому сомневаться в их целесообразности уж точно не приходится.