Genomsnittlig gasförbrukning för uppvärmning av ett hus på 150 m²: beräkningsexempel och översikt av värmetekniska formler

Finansieringen av eldningssäsongen utgör en betydande del av budgeten för bostadsunderhåll. Genom att känna till priset och den genomsnittliga gasförbrukningen för uppvärmning av ett hus på 150 m² kan man ganska exakt fastställa kostnaderna för uppvärmning av lokalerna. Dessa beräkningar är lätta att utföra själv utan att betala för värmeteknikers tjänster.

Allt om normer för gasförbrukning och sätt att beräkna förbrukningen av naturgas får du veta i den artikel vi presenterar. Vi berättar om hur mycket energi som krävs för att kompensera husets värmeförluster under eldningssäsongen. Vi tipsar om vilka formler som ska användas i beräkningarna.

Uppvärmning av lantliga villor

Vid beräkning av den gasförbrukning som krävs för uppvärmning av huset är den svåraste uppgiften beräkning av värmeförluster som värmesystemet måste kompensera fullt ut under drift.

Komplexet av värmeförluster beror på klimatet, byggnadens konstruktionsmässiga egenskaper, använda material och ventilationssystemets driftsparametrar.

Beräkning av kompenserad värmemängd

Värmesystemet i varje byggnad måste kompensera dess värmeförluster Q (W) under den kalla perioden. De uppstår av två anledningar:

1. värmeöverföring genom husets omslutande ytor;
2. värmeförlust till följd av tillförsel av kall luft genom ventilationssystemet.

Formellt kan värmeförlusterna genom vägg och tak Q_tp beräknas med följande formel:

Q_tp = S * dT / R,

där:

• S – ytans area (m²);
• dT – temperaturskillnad mellan inomhus- och utomhusluft (°C);
• R – materialens värmegenomgångsmotstånd (m² * °C / W).

Det sista värdet (som även kallas “värmemotståndskoefficient”) kan hämtas från tabeller som medföljer byggmaterial eller produkter.

Husets värmeförlustvärde beror i hög grad på typen av isolerfönster. Det höga priset på isolerade fönster kommer att löna sig genom bränslebesparingar.

Exempel. Låt rummets yttervägg ha en area på 12 m², varav 2 m² upptas av fönster.

Värdena för värmegenomgångsmotstånd är följande:

• Gasbetongblock D400: R = 3.5.
• Tvåkammarglasfönster med argon “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R = 0,75.

I detta fall, vid rumstemperatur “+22°C” och utomhustemperatur “–30°C”, kommer värmeförlusterna för rummets yttervägg att vara:

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

En sådan beräkning ger ett korrekt resultat under förutsättning att det inte förekommer okontrollerat luftutbyte (infiltration).

Det kan uppstå i följande fall:

• Förekomst av konstruktionsdefekter, såsom dålig tätning mellan fönsterkarmar och väggar eller lossning av isoleringsmaterial. De måste åtgärdas.
• Åldrande av byggnaden, vilket leder till sprickor, revor eller tomrum i murverket. I detta fall måste korrigeringsfaktorer införas i materialens värmegenomgångsmotstånd.

På samma sätt måste värmeförlusterna genom taket bestämmas om objektet ligger på översta våningen. Genom golvet sker någon betydande energiförlust endast om det finns ett ouppvärmt ventilerat källarutrymme, såsom ett garage. Till marken försvinner värme praktiskt taget inte.

För att beräkna värmegenomgångsmotståndet för flerskiktade material måste man summera de enskilda lagrens värden. Vanligtvis använder man endast de minst värmeledande materialen i beräkningarna.

Låt oss betrakta den andra orsaken till värmeförluster – ventilation av byggnaden. Energiförbrukningen för uppvärmning av tilluft (Q_v) kan beräknas med formeln:

Q_v = L * q * c * dT, där:

• L – luftflöde (m³ / h);
• q – luftdensitet (kg / m³);
• c – specifik värmekapacitet för inkommande luft (kJ / kg *°C);
• dT – temperaturskillnad mellan rums- och utomhusluft (°C).

Den specifika värmekapaciteten för luft i det för oss intressanta temperaturintervallet [–50.. +30 °C] är 1,01 kJ / kg *°C eller omräknat till den önskade enheten: 0,28 Wh / kg *°C. Luftens densitet beror på temperatur och tryck, men för beräkningar kan man använda värdet 1,3 kg / m³.

Exempel. För ett rum på 12 m² med samma temperaturskillnad som i föregående exempel blir värmeförlusterna på grund av ventilationen:

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

Projektörer tar luftflödet enligt SNiP 41-01-2003 (i vårt exempel 3 m³ / h per 1 m² boyta), men detta värde kan minskas avsevärt av byggnadens ägare.

Totalt uppgår de sammanlagda värmeförlusterna för modellrummet till:

Q = Q_tp + Q_v = 969 W.

För att beräkna värmeförlusterna per dygn, vecka eller månad måste man känna till medeltemperaturen under dessa perioder.

Av formlerna ovan framgår att beräkningen av den förbrukade gasvolymen, både under en kort tidsperiod och under hela den kalla årstiden, måste göras med hänsyn till klimatet i det område där det uppvärmda objektet ligger. Därför kan välbeprövade standardlösningar endast användas för liknande naturliga förhållanden.

För att fastställa liknande klimatparametrar kan man använda kartor över genomsnittliga månadstemperaturer under vinterperioden. De är lätta att hitta på internet.

Vid komplex husgeometri och mångfald av material som används vid byggande och isolering kan man anlita specialister för att beräkna den nödvändiga värmemängden.

Sätt att minimera värmeförluster

Kostnaderna för uppvärmning av huset utgör en betydande del av underhållskostnaderna. Därför är det förnuftigt att utföra vissa typer av arbete som syftar till att minska värmeförlusterna genom isolering av taket, husets väggar, värmeisolering av golvet och angränsande konstruktioner.

Användning av scheman för utvändig isolering och invändig isolering av huset kan avsevärt minska denna indikator. Detta gäller särskilt för gamla byggnader med kraftig förslitning av väggar och bjälklag. Samma expanderade polystyrenskivor minskar eller eliminerar inte bara frysning helt, utan minimerar också luftinfiltration genom det skyddade höljet.

Betydande besparingar kan också uppnås om man inte ansluter husets sommarutrymmen, såsom verandor eller vindsplan, till uppvärmningen. I så fall minskar omkretsen av den uppvärmda delen av huset avsevärt.

Att använda vindsvåningen endast under sommaren sparar avsevärt på kostnaderna för uppvärmning av huset på vintern. I så fall måste dock taket på översta våningen vara välisolerat.

Om man strikt följer ventilationsnormerna för rum, som anges i SNiP 41-01-2003, kommer värmeförlusterna från luftväxlingen att vara högre än från frysning av byggnadens väggar och tak. Dessa regler är obligatoriska för konstruktörer och alla juridiska personer, om rummet används för produktion eller tjänsteleverans. Husets boende kan dock efter eget gottfinnande minska de värden som anges i dokumentet.

Dessutom kan man använda värmeväxlare för att värma upp den kalla luften som kommer utifrån, istället för apparater som förbrukar el eller gas. En vanlig plattvärmeväxlare kan spara mer än hälften av energin, medan en mer komplex anordning med värmebärare kan spara omkring 75%.

Beräkning av nödvändig gasvolym

Den förbrända gasen måste kompensera värmeförlusterna. För detta, förutom husets värmeförluster, måste man känna till mängden energi som frigörs vid förbränning, vilket beror på pannans verkningsgrad och blandningens värmevärde.

Regel för val av panna

Val av värmare måste göras med hänsyn till husets värmeförluster. Den måste räcka för perioden då årets minimitemperatur uppnås. I specifikationen för en golvstående eller vägghängd gaspanna svarar parametern “nominell värmeeffekt” för detta, vilken för hushållsapparater mäts i kW.

Eftersom varje byggnad har termisk tröghet, använder man vanligtvis för att beräkna pannans nödvändiga effekt vid minimitemperatur värdet för den kallaste femdagarsperioden. För en specifik ort kan detta fås från organisationer som samlar in och bearbetar väderdata, eller från tabell 1 i SNiP 23-01-99 (kolumn 4).

Utdrag ur tabell 1 från SNiP 23-01-99. Med hjälp av den kan man få nödvändiga data om klimatet i området där det uppvärmda objektet ligger.

Om pannans effekt överstiger den tillräckliga för uppvärmning av rummet, leder detta inte till ökad gasförbrukning. I detta fall blir utrustningens stilleståndsperiod längre.

Ibland finns det skäl att välja en panna med något lägre effekt. Sådana enheter kan vara betydligt billigare både vid köp och vid drift. Men i så fall måste man ha en reservvärmekälla (till exempel en fläktvärmare tillsammans med en bensingenerator) som kan användas vid kraftig frost.

Den viktigaste indikatorn på pannans effektivitet och ekonomi är verkningsgraden. För modern hushållsutrustning ligger den i intervallet 88 till 95%. Verkningsgraden anges i enhetens specifikation och används vid beräkning av gasförbrukning.

Formel för värmeavgivning

För att korrekt beräkna förbrukningen av naturgas eller flytande gas för uppvärmning av ett hus med en yta på cirka 150 m² måste man känna till ytterligare en parameter – värmevärdet (specifik förbränningsvärme) för det tillförda bränslet. Enligt SI-systemet mäts det i J/kg för flytande gas eller i J/m³ för naturgas.

Gastankar (behållare för lagring av flytande gas) anges i liter. För att ta reda på hur mycket bränsle som får plats i kilogram kan man använda förhållandet 0.54 kg / 1 l.

Det finns två värden för denna parameter – lägre värmevärde (H_l) och högre (H_h). Den beror på bränslets fuktighet och temperatur. Vid beräkning använder man värdet H_l – det är detta man behöver ta reda på från gasleverantören.

Om sådan information inte finns, kan man vid beräkningar anta följande värden:

• för naturgas H_l = 33.5 mJ / m³;
• för flytande gas H_l = 45.2 mJ / kg.

Med tanke på att 1 mJ = 278 Wh, får vi följande värden för värmevärde:

• för naturgas H_l = 9.3 kWh / m³;
• för flytande gas H_l = 12.6 kWh / kg.

Volymen gas som förbrukas under en viss tidsperiod V (m³ eller kg) kan beräknas med följande formel:

V = Q * E / (H_l * K), där:

• Q – byggnadens värmeförluster (kW);
• E – uppvärmningsperiodens längd (h);
• H_l – gasens lägsta värmevärde (kWh / m³);
• K – pannans verkningsgrad.

För flytande gas är dimensionen för H_l kWh / kg.

Exempel på beräkning av gasförbrukning

Som exempel tar vi en typisk prefabricerad träram tvåvåningsvilla. Region – Altaj kraj, st. Barnaul.

Villans storlek – 10 x 8.5 m. Lutningsvinkel för sadeltak – 30°. Denna ritning kännetecknas av en varm vind, relativt stor glasyta, avsaknad av källare och utskjutande delar av huset

Steg 1. Beräkna husets grundparametrar för värmeförlustberäkning:

• Golv. Om det inte finns någon ventilerad källare kan förluster genom golv och grund bortses från.
• Fönster. Tvåglasfönster “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R_o = 0.75. Glasyta S_o = 40 m².
• Väggar. Arean för långväggen (sidan) är 10 * 3.5 = 35 m². Arean för tvärväggen (fasaden) är 8.5 * 3.5 + 8.5² * tg(30) / 4 = 40 m². Således är den totala perimeterarean för byggnaden 150 m², och med hänsyn till glaset är det sökta värdet S_s = 150 – 40 = 110 m².
• Väggar. De huvudsakliga värmeisoleringsmaterialen är limträ med tjocklek 200 mm (R_b = 1.27) och basaltisolering med tjocklek 150 mm (R_u = 3.95). Det totala värmegenomgångsmotståndet för väggen R_s = R_b + R_u = 5.22.
• Tak. Isoleringen följer takets form helt. Takytan utan skärmtak S_k = 10 * 8.5 / cos (30) = 98 m².
• Tak. De huvudsakliga värmeisoleringsmaterialen är panel med tjocklek 12.5 mm (R_v = 0.07) och basaltisolering med tjocklek 200 mm (R_u = 5.27). Det totala värmegenomgångsmotståndet för taket R_k = R_v + R_u = 5.34.
• Ventilation. Beräkna luftflödet inte utifrån husets area, utan med hänsyn till kravet på minst 30 m³ per person och timme. Eftersom det bor 4 personer permanent i villan blir L = 30 * 4 = 120 m³/h.

Steg 2. Beräkna pannans erforderliga effekt. Om utrustningen redan är inköpt kan du hoppa över detta steg.

För dina beräkningar behöver du bara känna till två parametrar för gaspannan: verkningsgrad och nominell effekt. Dessa ska anges i enhetens datablad.

Temperaturen under den kallaste femdagarsperioden är “–41 °C”. Du antar komforttemperaturen “+24 °C”. Således blir den genomsnittliga temperaturskillnaden under denna period dT = 65 °C.

Beräkna värmeförlusterna:

• genom fönster: Q_o = S_o * dT / R_o = 40 * 65 / 0.75 = 3467 W;
• genom väggar: Q_s = S_s * dT / R_s = 110 * 65 / 5.22 = 1370 W;
• genom tak: Q_k = S_k * dT / R_k = 98 * 65 / 5.34 = 1199 W;
• på grund av ventilation: Q_v = L * q * c * dT = 120 * 1.3 * 0.28 * 65 = 2839 W.

De totala värmeförlusterna för hela huset under den kalla femdagarsperioden blir:

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

Således kan du för detta modellhus välja en gaspanna med en maximal värmeeffekt på 10–12 kW. Om gas även används för varmvattenförsörjning måste du välja en mer kraftfull enhet.

Steg 3. Beräkna uppvärmningsperiodens längd och de genomsnittliga värmeförlusterna.

Med kall årstid, då uppvärmning behövs, avses säsong med dygnsmedeltemperaturer under 8–10 °C. Därför kan du för beräkningarna antingen ta kolumn nr 11–12 eller kolumn nr 13–14 i tabell 1 i SNiP 23-01-99.

Detta val överlåts till villans ägare. Samtidigt blir det ingen signifikant skillnad i årlig bränsleförbrukning. I ditt fall stannar du vid perioden med temperatur under “+10 °C”. Denna periods längd är 235 dygn eller E = 5640 timmar.

Vid fjärrvärme sker in- och urkoppling av värmebärartillförseln enligt fastställda normer. En av fördelarna med ett privat hus är att du kan starta uppvärmningen efter eget önskemål.

Värmeförlusterna för huset vid medeltemperaturen under denna period beräknas på samma sätt som i steg 2, endast parametern dT = 24 – (– 6.7) = 30.7 °C. Efter beräkningarna får du Q = 4192 W.

Steg 4. Beräkna volymen förbrukad gas.

Låt pannans verkningsgrad K = 0,92. Då blir den mängd gas som förbrukas (med medelvärden för gasblandningens lägsta värmevärde) under den kalla perioden:

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

Med kännedom om gaspriserna kan man även beräkna de finansiella kostnaderna för uppvärmningen.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Minskad gasförbrukning genom att åtgärda fel relaterade till husets isolering. Ett verkligt exempel:

Gasförbrukning vid känd värmeeffekt:

Alla beräkningar av värmeförluster kan göras på egen hand endast om man känner till de värmebesparande egenskaperna hos de material som huset är byggt av. Om byggnaden är gammal bör man i första hand kontrollera den för frysning och åtgärda de problem som upptäcks.

Därefter kan man med hjälp av formlerna som presenteras i artikeln beräkna gasförbrukningen med hög noggrannhet.

Lämna gärna kommentarer i formuläret nedan för feedback. Lägg upp bilder relaterade till artikeln, ställ frågor om intressanta detaljer. Dela användbar information som kan vara till nytta för besökare på vår webbplats.