Разход на газ за отопление на къща 200 m²: определяне на разходите при използване на магистрално и балонно гориво
Собствениците на средни и големи къщи трябва да планират разходите за поддръжка на жилището. Затова често възниква задачата да се изчисли разходът на газ за отопление на къща 200 м2 или по-голяма площ. Оригиналната архитектура обикновено не позволява да се използва методът на аналогиите и да се намерят вече готови изчисления.
Въпреки това, няма нужда да се плащат пари за решаването на тази задача. Всички изчисления могат да се направят самостоятелно. За това ще са необходими познания за някои нормативни актове, както и разбиране на физиката и геометрията на училищно ниво.
Ние ще помогнем да се разберем в този наболял за домашния икономист въпрос. Ще подскажем по какви формули се произвеждат изчисленията, какви характеристики трябва да се знаят за получаване на резултата. В представената от нас статия са дадени примери, въз основа на които по-лесно ще се направи собствено изчисление.
Съдържание на статията:
Намиране на величината на загубата на енергия
За да се определи количеството енергия, което къщата губи, е необходимо да се знаят климатичните особености на местността, топлопроводимостта на материалите и нормите за вентилация. А за да се изчисли необходимият обем газ, е достатъчно да се знае неговата топлотворност. Най-важното в тази работа е вниманието към детайлите.
Отоплението на сградата трябва да компенсира топлинните загуби, които възникват по две основни причини: изтичане на топлина по периметъра на къщата и приток на студен въздух през системата за вентилация. И двата процеса се описват с математически формули, по които могат самостоятелно да се извършат изчисления.
Топлопроводимост и термично съпротивление на материала
Всеки материал може да провежда топлина. Интензивността на неговото предаване се изразява посредством коефициента на топлопроводимост λ (W / (m × °C)). Колкото той е по-нисък, толкова по-добре е защитена сградата през зимата от замръзване.

Обаче сградите могат да бъдат изградени или изолирани с материал с различна дебелина. Затова при практическите изчисления се използва коефициент на съпротивление на топлопредаване:
R (м2 × °С / Вт)
Той е свързан с топлопроводимостта чрез следната формула:
R = h / λ,
където h – дебелина на материала (м).
Пример. Да определим коефициента на съпротивление на топлопреминаване на газобетонни блокове марка D700 с различна ширина при λ = 0.16:
- ширина 300 мм: R = 0.3 / 0.16 = 1.88;
- ширина 400 мм: R = 0.4 / 0.16 = 2.50.
За изолационни материали и прозоречни блокове може да бъде посочен както коефициент на топлопроводимост, така и коефициент на съпротивление на топлопреминаване.
Ако ограждащата конструкция се състои от няколко материала, то при определяне на коефициента на съпротивление на топлопреминаване на целия “слой” се сумират коефициентите на отделните му слоеве.
Пример. Стената е изградена от газобетонни блокове (λb = 0.16), с дебелина 300 мм. Отвън е изолирана с екструдиран пенополистирол (λp = 0.03) с дебелина 50 мм, а отвътре е обшита с вагонка (λv = 0.18), с дебелина 20 мм.

Сега може да се изчисли общият коефициент на съпротивление на топлопреминаване:
R = 0.3 / 0.16 + 0.05 / 0.03 + 0.02 / 0.18 = 1.88 + 1.66 + 0.11 = 3.65.
Може да се пренебрегне приносът на слоевете, които са незначителни по отношение на параметъра “топлосъхранение”.
Изчисление на топлинните загуби през ограждащите конструкции
Топлинните загуби Q (W) през хомогенна повърхност могат да се изчислят по следния начин:
Q = S × dT / R,
където:
- S – площ на разглежданата повърхност (м2);
- dT – разлика в температурата на въздуха вътре и отвън на помещението (°C);
- R – коефициент на съпротивление на топлопреминаване на повърхността (м2 * °C / W).
За определяне на общия показател на всички топлинни загуби се извършват следните действия:
- отделят се участъци, които са хомогенни по коефициент на съпротивление на топлопреминаване;
- изчисляват се техните площи;
- определят се показателите на термично съпротивление;
- извършва се изчисление на топлинните загуби за всеки от участъците;
- сумират се получените стойности.
Пример. Ъглова стая 3 × 4 метра на горния етаж със студено таванско помещение. Чиста височина на тавана – 2.7 метра. Има 2 прозореца с размери 1 × 1.5 м.
Да намерим топлинните загуби през периметъра при температура на въздуха вътре “+25 °C”, а отвън – “–15 °C”:
- Да отделим хомогенните по коефициент на съпротивление участъци: таван, стена, прозорци.
- Площ на тавана Sп = 3 × 4 = 12 м2. Площ на прозорците Sо = 2 × (1 × 1.5) = 3 м2. Площ на стените Sс = (3 + 4) × 2.7 – Sо = 29.4 м2.
- Коефициентът на топлинно съпротивление на тавана се състои от показателя на покритието (дъска с дебелина 0.025 m), изолацията (плочи от минерална вата с дебелина 0.10 m) и дървения под на тавана (дърво и шперплат с обща дебелина 0.05 m): Rп = 0.025 / 0.18 + 0.1 / 0.037 + 0.05 / 0.18 = 3.12. За прозорците стойността се взема от паспорта на двукамерния стъклопакет: Rо = 0.50. За стената, изградена като в предишния пример: Rс = 3.65.
- Qп = 12 × 40 / 3.12 = 154 W. Qо = 3 × 40 / 0.50 = 240 W. Qс = 29.4 × 40 / 3.65 = 322 W.
- Общи топлинни загуби на моделната стая през ограждащите конструкции Q = Qп + Qо + Qс = 716 W.
Изчислението по посочените формули дава добро приближение при условие, че материалът отговаря на заявените топлопроводни качества и че няма грешки, които биха могли да бъдат допуснати по време на строителството. Също така проблем може да бъде стареенето на материалите и на конструкцията на къщата като цяло.
Типова геометрия на стени и покриви
Линейните параметри (протяженост и височина) на конструкцията при определяне на топлинните загуби се приема да бъдат вътрешни, а не външни. Тоест при изчислението на топлоотдаването през материала се взема предвид площта на допир на топлия, а не на студения въздух.

По този начин, например, при габарити на къщата 8 × 10 метра и дебелина на стената 0.3 метра, вътрешният периметър Pвнут = (9.4 + 7.4) × 2 = 33.6 m, а външният Pвнеш = (8 + 10) × 2 = 36 m.
Междуетажната плоча обикновено има дебелина от 0.20 до 0.30 m. Поради това височината на два етажа от пода на първия до тавана на втория отвън ще бъде равна на Hвнеш = 2.7 + 0.2 + 2.7 = 5.6 m. Ако се съберат само чистите височини, ще се получи по-малка стойност: Hвнут = 2.7 + 2.7 = 5.4 m. Междуетажната плоча, за разлика от стените, не носи функция на изолация, поради което за изчисления трябва да се вземе Hвнеш.
За двуетажни къщи с размери около 200 m2 разликата между площта на стените отвътре и отвън е от 6 до 9%. Аналогично по вътрешни размери се вземат предвид геометричните параметри на покрива и плочите.
Изчисляването на площта на стените за прости по геометрия къщи е елементарно, тъй като фрагментите се състоят от правоъгълни участъци и фронтони на тавански и мансардни помещения.

При изчисляване на топлинните загуби през покрива в повечето случаи е достатъчно да се прилагат формулите за намиране на площите на триъгълника, правоъгълника и трапеца.

Площта на положената покривна покривка не трябва да се взема при определяне на топлинните загуби, тъй като тя включва и надвесите, които не се вземат предвид във формулата. Освен това, често материалът (например, мушама или профилиран поцинкован лист) се поставя с малко припокриване.

Правоъгълната геометрия на прозорците също не създава проблеми при изчисленията. Ако стъклопакетите имат сложна форма, тяхната площ може да не се изчислява, а да се научи от паспорта на изделието.
Топлинни загуби през под и фундамент
Изчисляването на топлинните загуби в почвата през пода на долния етаж, както и през стените и пода на избеното помещение, се извършва по правилата, предписани в Приложение “E” на СП 50.13330.2012. Работата е там, че скоростта на разпространение на топлината в земята е много по-ниска от тази в атмосферата, поради което почвите също могат условно да се отнесат към изолационния материал.
Но тъй като те са склонни към замръзване, участъкът на пода се разделя на 4 зони. Ширината на първите три е 2 метра, а към четвъртата се отнася останалата част.

За всяка зона се определя коефициентът на съпротивление на топлопреминаване, който добавя почвата:
- зона 1: R1 = 2.1;
- зона 2: R2 = 4.3;
- зона 3: R3 = 8.6;
- зона 4: R4 = 14.2.
Ако подовете са изолирани, то за определяне на общия коефициент на термично съпротивление се събират показателите на изолацията и почвата.
Пример. Нека къща с външни размери 10 × 8 m и дебелина на стените 0.3 метра има сутеренен етаж с дълбочина 2.7 метра. Нейният таван се намира на нивото на земята. Трябва да се изчислят топлинните загуби в почвата при вътрешна температура на въздуха “+25 °С”, а външна – “–15 °С”.
Нека стените са изпълнени от ФБС блокове, с дебелина 40 cm (λф = 1.69). Отвътре те са облицовани с дъска с дебелина 4 cm (λд = 0.18). Подът на сутерена е залят с керамзитобетон с дебелина 12 cm (λк = 0.70). Тогава коефициентът на топлинно съпротивление на стените на сутерена: Rс = 0.4 / 1.69 + 0.04 / 0.18 = 0.46, а на пода Rп = 0.12 / 0.70 = 0.17.
Вътрешните размери на къщата ще бъдат равни на 9.4 × 7.4 m.

Изчисляваме площите и коефициентите на съпротивление на топлопреминаване по зони:
- Зона 1 минава само по стената. Има периметър, равен на 33.6 m, и височина 2 m. Затова S1 = 33.6 × 2 = 67.2. Rз1 = Rс + R1 = 0.46 + 2.1 = 2.56.
- Зона 2 по стената. Има периметър, равен на 33.6 m, и височина 0.7 m. Затова S2c = 33.6 × 0.7 = 23.52. Rз2с = Rс + R2 = 0.46 + 4.3 = 4.76.
- Зона 2 по пода. S2п = 9.4 × 7.4 – 6.8 × 4.8 = 36.92. Rз2п = Rп + R2 = 0.17 + 4.3 = 4.47.
- Зона 3 минава само по пода. S3 = 6.8 × 4.8 – 2.8 × 0.8 = 30.4. Rз3 = Rп + R3 = 0.17 + 8.6 = 8.77.
- Зона 4 минава само по пода. S4 = 2.8 × 0.8 = 2.24. Rз4 = Rп + R4 = 0.17 + 14.2 = 14.37.
Топлинните загуби на сутеренния етаж Q = (S1 / Rз1 + S2c / Rз2с + S2п / Rз2п + S3 / Rз3 + S4 / Rз4) × dT = (26.25 + 4.94 + 8.26 + 3.47 + 0.16) × 40 = 1723 W.
Отчитане на неотопляеми помещения
Често при изчисляване на топлинните загуби възниква ситуация, когато в къщата има неотопляемо, но изолирано помещение. В този случай преносът на енергия става на два етапа. Нека разгледаме тази ситуация чрез примера на таванското помещение.

Основният проблем е, че площта на тавана между таванското помещение и горния етаж се различава от площта на покрива и фронтоните. В този случай трябва да се използва условието за баланс на топлопреминаване Q1 = Q2.
Може да се запише и по следния начин:
K1 × (T1 – T#) = K2 × (T# – T2),
където:
- K1 = S1 / R1 + … + Sn / Rn за плочата между топлата част на къщата и студеното помещение;
- K2 = S1 / R1 + … + Sn / Rn за плочата между студеното помещение и улицата.
От равенството на топлопреминаването намираме температурата, която ще се установи в студеното помещение при известни стойности в къщата и навън. T# = (K1 × T1 + K2 × T2) / (K1 + K2). След това заместваме стойността във формулата и намираме топлинните загуби.
Пример. Нека вътрешният размер на къщата е 8 х 10 метра. Ъгълът на покрива е 30°. Температурата на въздуха в помещенията е “+25 °С”, а навън – “–15 °С”.
Коефициентът на термично съпротивление на тавана изчисляваме както в примера, даден в раздела за изчисляване на топлинни загуби през ограждащи конструкции: Rп = 3.65. Площта на плочата е 80 m2, следователно K1 = 80 / 3.65 = 21.92.
Площта на покрива S1 = (10 × 8) / cos(30) = 92.38. Коефициентът на термично съпротивление изчисляваме, като вземаме предвид дебелината на дървото (обшивка и покритие – 50 mm) и минералната вата (10 cm): R1 = 2.98.
Площта на прозореца за фронтона S2 = 1.5. За обикновен двукамерен стъклопакет термичното съпротивление е R2 = 0.4. Площта на фронтона изчисляваме по формулата: S3 = 82 × tg(30) / 4 – S2 = 7.74. Коефициентът на съпротивление на топлопреминаване е същият като при покрива: R3 = 2.98.

Изчисляваме коефициента за покрива (като не забравяме, че броят на фронтоните е два):
K2 = S1 / R1 + 2 × (S2 / R2 + S3 / R3) = 92.38 / 2.98 + 2 × (1.5 / 0.4 + 7.74 / 2.98) = 43.69.
Ще изчислим температурата на въздуха в таванското помещение:
T# = (21.92 × 25 + 43.69 × (–15)) / (21.92 + 43.69) = –1.64 °С.
Ще заместим получената стойност в която и да е от формулите за изчисляване на топлинните загуби (при условие на баланс те са равни) и ще получим търсения резултат:
Q1 = K1 × (T1 – T#) = 21.92 × (25 – (–1.64)) = 584 Вт.
Охлаждане чрез вентилация
Системата за вентилация се инсталира за поддържане на нормален микроклимат в дома. Това води до навлизане на студен въздух в помещението, което също трябва да се вземе предвид при изчисляването на топлинните загуби.
Изискванията към обема на вентилацията са описани в няколко нормативни документа. При проектирането на вътрешнодомовата система на вилата преди всичко трябва да се вземат предвид изискванията на §7 от СНиП 41-01-2003 и §4 от СанПиН 2.1.2.2645-10.
Тъй като общоприетата мерна единица за топлинни загуби е ват, то топлинният капацитет на въздуха c (кДж / кг ×°С) трябва да се приведе към размерността “Вт × ч / кг × °С”. За въздуха на морското равнище може да се приеме стойността c = 0.28 Вт × ч / кг ×°С.
Тъй като обемът на вентилацията се измерва в кубични метри на час, то също така е необходимо да се знае плътността на въздуха q (кг / м3). При нормално атмосферно налягане и средна влажност тази стойност може да се приеме като q = 1.30 кг / м3.

Разходът на енергия за компенсиране на топлинните загуби в резултат на вентилацията може да се изчисли по следната формула:
Q = L × q × c × dT = 0.364 × L × dT,
където:
- L – разход на въздух (м3 / ч);
- dT – разлика в температурата между стайния и постъпващия въздух (°С).
Ако студеният въздух постъпва в дома директно, то:
dT = T1 – T2,
където:
- T1 – температура вътре в помещението;
- T2 – температура навън.
Но за големи обекти в системата за вентилация обикновено интегрират рекуператор (топлообменник). Той позволява значително да се спестят енергийни ресурси, тъй като частичното нагряване на постъпващия въздух става за сметка на температурата на изходящия поток.
Ефективността на такива устройства се измерва в тяхната КПД k (%). В този случай предишната формула ще придобие вида:
dT = (T1 – T2) × (1 – k / 100).
Изчисление на разхода на газ
Знаейки общите топлинни загуби, може съвсем просто да се изчисли необходимият разход на природен или втечнен газ за отопление на къща с площ 200 м2.
Върху количеството отделяна енергия, освен обема на горивото, влияе неговата топлина на изгаряне. За газа този показател зависи от влажността и химическия състав на подаваната смес. Различават се висша (Hh) и низша (Hl) топлотворност.

За да се изчисли обемът на горивото, което гарантирано ще стигне за отоплението, във формулата се замества стойността на низшата топлотворност, която може да се научи от доставчика на газ. Стандартната единица за измерване на топлотворността е “мДж / м3” или “мДж / кг”. Но тъй като единиците за измерване на мощностите на котлите и топлинните загуби оперират с ватове, а не с джаули, то е необходимо да се направи преобразуване, като се вземе предвид, че 1 мДж = 278 Вт × ч.
Ако стойността на низшата топлотворност на сместа е неизвестна, то е допустимо да се вземат следните осреднени стойности:
- за природния газ Hl = 9.3 кВт × ч / м3;
- за втечнения газ Hl = 12.6 кВт × ч / кг.
Още един показател, необходим за изчисленията – КПД на котела K. Обикновено той се измерва в проценти. Окончателната формула за разхода на газ за период от време E (ч) има следния вид:
V = Q × E / (Hl × K / 100).
Периодът, когато включват централното отопление в домовете, се определя по средноденонощната температура на въздуха.
Ако в продължение на последните пет дни тя не надвишава “+ 8 °С”, то съгласно Постановление на правителството на РФ № 307 от 13.05.2006 г., подаването на топлина в дома трябва да бъде осигурено. За частни домове с автономно отопление при изчисляване на потреблението на гориво също се оперира с тези цифри.
Точни данни за броя на дните с температура не по-висока от “+ 8 °С” за местността, където е построена къщата, могат да се научат в местното отделение на Хидрометеорологичния център.
Ако къщата е разположена близо до голямо населено място, то по-лесно е да се използва табл. 1. СНиП 23-01-99 (колона № 11). Като умножим тази стойност по 24 (часа на денонощие) ще получим параметъра E от уравнението за изчисляване на разхода на газ.

Ако обемът на притока на въздух и температурата вътре в помещенията са постоянни (или с незначителни колебания), то топлинните загуби както през ограждащите конструкции, така и поради вентилацията на помещенията ще бъдат право пропорционални на температурата на външния въздух.
Затова за параметър T2 в уравненията за изчисляване на топлинните загуби може да се вземе стойността от колона № 12 на табл. 1. СНиП 23-01-99.
Пример за вила от 200 м²2
Ще изчислим разхода на газ за вила край гр. Ростов на Дон. Продължителност на отоплителния период: E = 171 × 24 = 4104 ч. Средна външна температура T2 = – 0.6 °С. Желана температура в къщата: T1 = 24 °С.

Стъпка 1. Ще изчислим топлинните загуби през периметъра без отчитане на гаража.
За целта ще обособим еднородни участъци:
- Прозорци. Общо има 9 прозореца с размери 1.6 × 1.8 м, един прозорец с размери 1.0 × 1.8 м и 2.5 кръгли прозореца с площ 0.38 м2 всеки. Обща площ на прозорците: Sпрозорци = 28.60 м2. По паспорт на изделията Rпрозорци = 0.55. Тогава Qпрозорци = 1279 Вт.
- Врати. Има 2 изолирани врати с размери 0.9 x 2.0 м. Тяхната площ: Sврати = 3.6 м2. По паспорт на изделието Rврати = 1.45. Тогава Qврати = 61 Вт.
- Глуха стена. Участък “АБВГД”: 36.1 × 4.8 = 173.28 м2. Участък “ДА”: 8.7 × 1.5 = 13.05 м2. Участък “ДЕЖ”: 18.06 м2. Площ на фронтона на покрива: 8.7 × 5.4 / 2 = 23.49. Общо, площ на глухата стена: Sстена = 251.37 – Sпрозорци – Sврати = 219.17 м2. Стените са изградени от газобетон с дебелина 40 см и кух облицовъчен тухлен камък. Rстена = 2.50 + 0.63 = 3.13. Тогава Qстена = 1723 Вт.
Общи топлинни загуби през периметъра:
Qперим = Qпрозорци + Qврати + Qстена = 3063 Вт.
Стъпка 2. Ще изчислим топлинните загуби през покрива.
Като изолация служат плътна обшивка (35 мм), минерална вата (10 см) и ламперия (15 мм). Rпокрив = 2.98. Площ на покрива над основния корпус: 2 × 10 × 5.55 = 111 м2, а над котелното помещение: 2.7 × 4.47 = 12.07 м2. Общо Sпокрив = 123.07 м2. Тогава Qпокрив = 1016 Вт.
Стъпка 3. Изчисляваме топлинните загуби през пода.

Съпротивлението на топлопреминаване се осигурява от дъските на грубия под и шперплата под ламината (общо 5 см), както и от базалтовата изолация (5 см). Rпод = 1.72. Тогава топлинните загуби през пода ще бъдат равни на:
Qпод = (S1 / (Rпод + 2.1) + S2 / (Rпод + 4.3) + S3 / (Rпод + 2.1)) × dT = 546 W.
Стъпка 4. Изчисляваме топлинните загуби през студения гараж. Неговият под не е изолиран.
От отопляемата къща топлината прониква по два начина:
- През носещата стена. S1 = 28.71, R1 = 3.13.
- През тухлената преграда с котелното. S2 = 11.31, R2 = 0.89.
Получаваме K1 = S1 / R1 + S2 / R2 = 21.88.
От гаража навън топлината излиза по следния начин:
- През прозорец. S1 = 0.38, R1 = 0.55.
- През врата. S2 = 6.25, R2 = 1.05.
- През стена. S3 = 19.68, R3 = 3.13.
- През покрив. S4 = 23.89, R4 = 2.98.
- През под. Зона 1. S5 = 17.50, R5 = 2.1.
- През под. Зона 2. S6 = 9.10, R6 = 4.3.
Получаваме K2 = S1 / R1 + … + S6 / R6 = 31.40
Изчисляваме температурата в гаража при условие на баланс на топлопреминаването: T# = 9.2 °C. Тогава топлинните загуби ще бъдат равни на: Qгараж = 324 W.
Стъпка 5. Изчисляваме топлинните загуби в резултат на вентилацията.
Нека изчисленият обем на вентилация за такава къща с пребиваване в нея на 6 души е равен на 440 m3/h. В системата е инсталиран рекуператор с ефективност 50%. При такива условия топлинните загуби: Qвент = 1970 W.
Стъпка 6. Определяме общите топлинни загуби, като съберем всички локални стойности: Q = 6919 W.
Стъпка 7. Изчисляваме обема газ, необходим за отоплението на моделната къща през зимния период при ефективност на котела 92%:
- Природен газ. V = 3319 m3.
- Втечнен газ. V = 2450 kg.
След изчисленията може да се анализират финансовите разходи за отопление и целесъобразността на инвестициите, насочени към намаляване на топлинните загуби.
Изводи и полезно видео по темата
Топлопроводимост и съпротивление на топлопреминаване на материалите. Правила за изчисление за стени, покрив и под:
Най-сложната част от изчисленията за определяне на необходимия за отопление обем газ – намирането на топлинните загуби на отоплявания обект. Тук на първо място трябва внимателно да се подходи към геометричните изчисления.
Ако финансовите разходи за отопление се окажат прекомерни, то следва да се помисли за допълнителна изолация на къщата. Още повече че изчисленията на топлинните загуби добре показват структурата на замръзване.
Оставяйте, моля, коментари в разположения по-долу блок, задавайте въпроси по неясни и заинтригували ви моменти, публикувайте снимки по темата на статията. Споделете собствен опит в провеждането на изчисления за установяване на разходите за отопление. Не е изключено, че вашите съвети ще помогнат много на посетителите на сайта.
