Расходы на отопление дома площадью 200 квадратных метров: сравнение магистрального и баллонного газа.

Затраты на обслуживание домов площадью более 100 квадратных метров требуют тщательного планирования. Часто встаёт вопрос о расчёте потребления газа для отопления такого строения. ² Архитектурные особенности часто мешают использовать метод аналогии и обращаться к имеющимся расчетам.

Можно решить задачу без оплаты. Выполнить необходимые расчеты получится собственными силами, зная некоторые нормативы и основы школьной физики и геометрии.

Разобраться с этим актуальным для домашних хозяйств вопросом поможет наша статья.
Здесь описаны формулы расчетов и необходимые характеристики для получения результата. Приведенные примеры упростят самостоятельный расчет.

Нахождение величины потери энергии

Чтобы узнать энергию, которой дом лишается, нужно учесть погодные условия, свойства утеплителей и нормативы вентиляции. Объем необходимого газа подсчитать просто – зная его тепловые характеристики. В данной задаче ключевым фактором является аккуратность в деталях.

Отопление строения должно погашать тепловые потери, возникающие из-за утечек по периметру здания и засасывания холодного воздуха вентиляцией.

Теплопроводность и термическое сопротивление материала

Все материалы способны передавать тепло. Скорость этого процесса определяется коэффициентом теплопроводности. λ Чем ниже показатель Вт/(м×°С), тем лучше в зимнее время строение сохраняется от промерзания.

Постройки можно возвести или утеплить материалами разной толщины. Ввиду этого при практических подсчётах применяют коэффициент сопротивления теплопередачи.

R (м² × °С / Вт)

Он связан с теплопроводностью следующей формулой:

R = h / λ,

где h – толщина материала (м).

Пример. Рассчитаем показатель сопротивления теплопередаче газобетонных блоков марки D700 с различной толщиной. λ = 0.16:

• ширина 300 мм: R = 0.3 / 0.16 = 1.88;
• ширина 400 мм: R = 0.4 / 0.16 = 2.50.

Для утеплительных материалов Для оконных блоков можно приводить либо коэффициент теплопроводности, либо коэффициент сопротивления теплопередаче.

При составлении пирога из разных материалов для определения коэффициента сопротивления теплопередаче складывают показатели каждого слоя.

Пример. Стена построена из газобетонных блоков (λ_b = 0.16), толщиной 300 мм. Снаружи она утеплена экструдированным пенополистиролом (λ_p = 0.03) толщиной 50 мм, а изнутри обшита вагонкой (λ_v = 0.18), толщиной 20 мм.

Теперь возможно вычислить общий коэффициент теплового сопротивления.

R = 0.3 / 0.16 + 0.05 / 0.03 + 0.02 / 0.18 = 1.88 + 1.66 + 0.11 = 3.65.

Можно не учитывать слои, несущие малый вклад в теплосбережение.

Расчёт потерь тепла через строительные конструкции.

Теплопотери Q Расчёт толщины через однородную поверхность выполняется следующим образом:

Q = S × dT / R,

где:

• S – площадь рассматриваемой поверхности (м²);
• dT Разница температурного показателя воздуха внутри и снаружи здания (в градусах Цельсия).
• R – коэффициент сопротивления теплопередаче поверхности (м² * °С / Вт).

Чтобы вычислить общие теплопотери, следуют этим действиям:

1. Различают области с одинаковыми показателями сопротивления теплопередаче.
2. высчитывают их площади;
3. определяют показатели термического сопротивления;
4. Вычисляют тепловые потери для каждого участка.
5. суммируют полученные значения.

Пример. Комната площадью 12 квадратных метров расположена на верхнем этаже. На ней есть холодное чердачное помещение. Высота потолков составляет 2.7 метра. В комнате два окна размером 1×1.5 метр.

Рассчитаем тепловые потери через периметр при температуре воздуха внутри +25 °С и снаружи – 15 °С.

1. Разделим на группы с одинаковым показателем сопротивления: потолок, стена, окна.
2. Площадь потолка S_п = 3 × 4 = 12 м². Площадь окон S_о = 2 × (1 × 1.5) = 3 м². Площадь стен S_с = (3 + 4) × 2.7 – S_о = 29.4 м².
3. Коэффициент термического сопротивления потолка складывается из показателя перекрытия (доска толщиной 0,025 метра), утеплителя (плиты минваты толщиной 0,10 метра) и деревянного пола чердака (дерево и фанера с общей толщиной 0,05 метра). R_п Для расчёта коэффициента, равного (0.025 делённое на 0.18) плюс (0.1 делённое на 0.037) плюс (0.05 делённое на 0.18), значение равно 3.12. Для окон используют данные из паспорта двухкамерного стеклопакета. R_о = 0.50. Для стены, сложенной как в предыдущем примере: R_с = 3.65.
4. Q_п = 12 × 40 / 3.12 = 154 Вт. Q_о = 3 × 40 / 0.50 = 240 Вт. Q_с = 29.4 × 40 / 3.65 = 322 Вт.
5. Тепловые потери моделированной комнаты через стены, окна и пол. Q = Q_п + Q_о + Q_с = 716 Вт.

Формулы позволяют получить хорошее приближение, если материал обладает свойствами, указанными в техдокументации, а строительство было выполнено без ошибок. Износ материалов и самой конструкции со временем также может являться помехой.

Типовая геометрия стен и крыш

При определении теплопотерь конструкции используют внутреннюю протяженность и высоту, а не внешнюю. Расчет теплоотдачи через материал ведется по площади соприкосновения с теплым воздухом, а не с холодным.

Например, при размерах дома 8 на 10 метров и толщине стены 0,3 метра внутренний периметр… P_внут = (9.4 + 7.4) × 2 = 33.6 м, а внешний P_внеш = (8 + 10) × 2 = 36 м.

Поперечное перекрытие между этажами обычно составляет от 20 до 30 сантиметров. Следовательно, высота от пола первого этажа до потолка второго снаружи составит… H_внеш 2.7 + 0.2 + 2.7 = 5.6 метра. При суммировании лишь чистовой высоты полученное значение будет меньше. H_внут Добавьте к результату (2.7 + 2.7) метры толщины межэтажного перекрытия. Для расчётов необходимо учитывать данную величину. H_внеш.

Для двухэтажных домов с размерами около 200 м² Разница площади стен наружной и внутренней составляет от шести до девяти процентов. По внутренним размерам также рассчитывают геометрические параметры крыши и перекрытий.

Вычислить площадь стен в простых домах просто, поскольку конструкции формируются из прямоугольных поверхностей и фронтонов кровель чердачных и мансардных этажей.

Для расчета теплопотерь через крышу часто хватает формул площади треугольника, прямоугольника и трапеции.

При расчете теплопотерь площадь крыши не должна включать свесы, поскольку это не учтено в формуле.

Рассчитать площадь прямоугольных окон несложно. Для стекол с нестандартной формой площадь указана в документе, прилагаемом к изделию.

Теплопотери через пол и фундамент

Расчет теплопотерь через пол нижнего этажа, аналогично стенам и полу подвала, выполняется согласно нормам из Приложения «E» СП 50.13330.2012. Тепловое распространение в грунте происходит медленнее, чем в атмосфере, поэтому грунт можно рассматривать как утеплитель.

Поскольку материалу свойственна подверженность замерзанию, участок пола разделен на четыре зоны. Ширина первых трех зон равна двум метрам, а четвертая зона занимает остальную площадь.

Для каждой зоны устанавливают коэффициент сопротивления теплопередаче, свойственный грунту.

• зона 1: R₁ = 2.1;
• зона 2: R₂ = 4.3;
• зона 3: R₃ = 8.6;
• зона 4: R₄ = 14.2.

Если полы утепленыДля расчета общего теплотехнического сопротивления суммируются характеристики утеплителя и почвы.

Пример. Дом размером 10 × 8 метров с стенами толщиной 0,3 метра имеет цокольный этаж глубиной 2,7 метра. Потолок этажа находится на уровне земли. Необходимо рассчитать теплопотери в грунт при температуре воздуха внутри дома +25 °С и снаружи –15 °С.

Стеновые панели изготовлены из ФБС-блоков с толщиной 40 сантиметров. λ_ф = 1.69). Изнутри они обшиты доской, толщиной 4 см (λ_д = 0.18). Пол подвала залит керамзитобетоном, толщиной 12 см (λ_к Тогда коэффициент теплопередачи стенок цоколя равен:. R_с = 0.4 / 1.69 + 0.04 / 0.18 = 0.46, а пола R_п = 0.12 / 0.70 = 0.17.

Размеры внутри дома составят 9,4 на 7,4 метра.

Определим площади и теплопроводности каждой зоны.

• В зоне 1 передвигаются исключительно вдоль стены. Её периметр составляет 33.6 метра, а высота — 2 метра. S₁ = 33.6 × 2 = 67.2. R_з1 = R_с + R₁ = 0.46 + 2.1 = 2.56.
• Вторая зона расположена вдоль стены. Её длина составляет 33,6 метра, а высота — 0,7 метра. S_2c = 33.6 × 0.7 = 23.52. R_з2с = R_с + R₂ = 0.46 + 4.3 = 4.76.
• Зона 2 по полу. S_2п = 9.4 × 7.4 – 6.8 × 4.8 = 36.92. R_з2п = R_п + R₂ = 0.17 + 4.3 = 4.47.
• Зона 3 идет только по полу. S₃ = 6.8 × 4.8 – 2.8 × 0.8 = 30.4. R_з3 = R_п + R₃ = 0.17 + 8.6 = 8.77.
• Зона 4 идет только по полу. S₄ = 2.8 × 0.8 = 2.24. R_з4 = R_п + R₄ = 0.17 + 14.2 = 14.37.

Теплопотери цокольного этажа Q = (S₁ / R_з1 + S_2c / R_з2с + S_2п / R_з2п + S₃ / R_з3 + S₄ / R_з4) × dT = (26.25 + 4.94 + 8.26 + 3.47 + 0.16) × 40 = 1723 Вт.

Учет неотапливаемых помещений

Расчет теплопотерь иногда сталкивается с ситуацией, когда в доме есть не отапливаемое, но утепляемое помещение.

Главное затруднение состоит в расхождении площадей перекрытия между мансардой и последним этажом с площадью кровли и фронтонов. В таком случае нужно применить принцип равновесия теплопередачи. Q₁ = Q₂.

Можно записать так:

K₁ × (T₁ – T_#) = K₂ × (T_# – T₂),

где:

• K₁ = S₁ / R₁ + … + S_n / R_n Для изоляции пространства тёплой части дома от холодной комнаты.
• K₂ = S₁ / R₁ + … + S_n / R_n Для изоляции помещения от улицы.

Из уравнения теплового баланса вычисляют равновесную температуру в помещении при заданных температурах внутри дома и снаружи. T_# = (K₁ × T₁ + K₂ × T₂) / (K₁ + K₂После этого подставим значение в формулу и вычислим теплопотери.

Пример. Внутренние размеры дома составляют 8 на 10 метров. Угол наклона крыши равен 30 градусам. Внутри помещений температура составляет +25°С, за пределами дома – -15°С.

Рассчитываем коэффициент термического сопротивления потолка так же, как в примере из раздела расчёта теплопотерь через ограждающие конструкции. R_п = 3.65. Площадь перекрытия равна 80 м², поэтому K₁ = 80 / 3.65 = 21.92.

Площадь крыши S₁ = (10 × 8) / cosКоэффициент термического сопротивления определяем с учетом толщины дерева (обрешетка и отделка – 50 мм) и минваты (10 см). Результат равен 92,38. R₁ = 2.98.

Площадь окна для фронтона S₂ = 1.5. Для обыкновенного двухкамерного стеклопакета термосопротивление R₂ = 0.4. Площадь фронтона рассчитаем по формуле: S₃ = 8² × tg(30) / 4 – S₂ Теплоизоляция обладает таким же коэффициентом сопротивления теплопередаче, что и кровля. R₃ = 2.98.

Рассчитаем коэффициент для крыши, учитывая, что фронтóнов – два.

K₂ = S₁ / R₁ + 2 × (S₂ / R₂ + S₃ / R₃) = 92.38 / 2.98 + 2 × (1.5 / 0.4 + 7.74 / 2.98) = 43.69.

Определим температуру воздуха на чердаке.

T_# = (21.92 × 25 + 43.69 × (–15)) / (21.92 + 43.69) = –1.64 °С.

Подставим полученное значение в одну из формул расчета теплопотерь и получим искомый результат.

Q₁ = K₁ × (T₁ – T_#) = 21.92 × (25 – (–1.64)) = 584 Вт.

Охлаждение через вентиляцию

Вентиляционную систему проектируют для сохранения благоприятной атмосферы внутри жилья. Такое устройство способствует проникновению прохладного воздуха в дом, что важно принимать во внимание при определении тепловых потерь.

Требования к объему вентиляции содержатся в нескольких нормативных документах. При проектировании системы коттеджа важно учитывать требования §7 СНиП 41-01-2003 и §4 СанПиН 2.1.2.2645-10.

Поскольку ватт является принятой мерой тепловых потерь, то теплоёмкость воздуха… c Значение (кДж / кг ×°С) следует выразить в единицах «Вт × ч / кг × °С». c = 0.28 Вт × ч / кг ×°С.

Измеряя объем вентиляции кубическими метрами в час, нужно учитывать и плотность воздуха. q (кг / м³При обычной температуре и влажности величину q можно принимать равной 1,30 килограмма на кубический метр. ³.

Расчет расхода энергии для компенсации тепла, потерянного при вентиляции, выполняется с помощью следующей формулы:

Q = L × q × c × dT = 0.364 × L × dT,

где:

• L – расход воздуха (м³ / ч);
• dT Разница температур между теплом помещения и притоком воздуха (градусы Цельсия).

При попадании холодного воздуха в дом непосредственно…

dT = T₁ – T₂,

где:

• T₁ – температура внутри помещения;
• T₂ – температура на улице.

Для массивных конструкций система вентиляции как правило… интегрируют рекуператор Теплообменник экономит энергию, потому что часть воздуха нагреваеться за счёт температуры выходящего потока.

Эффективность таких устройств измеряется в их КПД k В данном случае прежняя формула изменится следующим образом:

dT = (T₁ – T₂) × (1 – k / 100).

Расчет расхода газа

Зная суммарные теплопотериДля обогрева дома площадью 200 квадратных метров, потребность в природном или сжиженном газе можно рассчитать достаточно просто. ².

Кроме объема топлива на выделение энергии влияет также его теплота сгорания. Для газообразного топлива этот показатель зависит от влажности и состава подаваемой смеси. H_h) и низшую (H_l) теплотворность.

Для определения объема топлива, достаточного для обогрева, в расчетную формулу заносят показатель низшей теплотворности, который можно выяснить у продавца газа. ³Так как единицы измерения мощности котлов и теплопотерь определяются в ваттах, а не джоулях, требуется преобразование, поскольку 1 миллиграмм-джоуля равен 278 ватт x час.

Если не известен показатель низшей теплотворности смеси, можно принять следующие усреднённые значения.

• для природного газа H_l = 9.3 кВт × ч / м³;
• для сжиженного газа H_l = 12.6 кВт × ч / кг.

Ещё один показатель, важный для расчётов – КПД котла. KЕго обычно выражают в процентах. Формула расхода газа за определенный промежуток времени. E (ч) имеет следующий вид:

V = Q × E / (H_l × K / 100).

Включение отопления в домах зависит от среднесуточной температуры воздуха.

Если в течение пяти суток температура воздуха не поднимается выше «+8°С», то согласно Постановлению Правительства РФ № 307 от 13.05.2006 подача тепла в дом обязательна. Для частных домов с автономным отоплением при расчете потребления топлива также используют эти показатели.

Чтобы узнать точное число дней с температурой не выше +8°С в месте постройки коттеджа, обратитесь в отделение Гидрометцентра.

В случае расположения дома рядом с крупным населённым пунктом, для расчёта можно использовать данные таблицы 1 СНиП 23-01-99 (номер столбца 11). Умножив полученное значение на 24 (часы в сутки), получим необходимый параметр. E из уравнения расчета расхода газа.

Постоянный или меняющийся с малыми отклонениями объем притока воздуха и температура внутри помещений ведут к прямо пропорциональной зависимости теплопотерь, обусловленных ограждающими конструкциями и вентиляцией, от температуры наружного воздуха.

Поэтому за параметр T₂ В расчётах теплопотерь величину следует принимать из столбца № 12 таблицы 1 согласно СНиП 23-01-99.

Пример для коттеджа на 200 м²

Определим потребление газа для дома за городом от Ростова-на-Дону. Длительность нагревательного сезона: E = 171 × 24 = 4104 ч. Средняя уличная температура T₂ = – 0.6 °С. Желательная температура в доме: T₁ = 24 °С.

Шаг 1. Вычислим тепловые потери по контуру, не включая гараж.

Для этого выделим однородные участки:

• Окна. Общее количество окон составляет девять штук размером 1.6 × 1.8 м, одно окно размерами 1.0 × 1.8 м и два с половиной круглой формы площадью 0.38 м. ² каждое. Общая площадь окон: S_окна = 28.60 м². По паспорту изделий R_окна = 0.55. Тогда Q_окна = 1279 Вт.
• Двери. Площадь двух утеплённых дверей, размеры которых составляют 0,9 на 2,0 метра, равна… S_двери = 3.6 м². По паспорту изделия R_двери = 1.45. Тогда Q_двери = 61 Вт.
• Глухая стена. Участок «АБВГД»: 36.1 × 4.8 = 173.28 м². Участок «ДА»: 8.7 × 1.5 = 13.05 м². Участок «ДЕЖ»: 18.06 м²Площадь фронтона крыши составляет 23.49. Итого, площадь глухой стены: S_стена = 251.37 – S_окна – S_двери = 219.17 м²Стеновые конструкции состоят из газобетонных блоков шириной 40 сантиметров и пустотелого кирпича для отделки. R_стены = 2.50 + 0.63 = 3.13. Тогда Q_стены = 1723 Вт.

Суммарные теплопотери через периметр:

Q_перим = Q_окна + Q_двери + Q_стены = 3063 Вт.

Шаг 2. Вычислим теплопотери через крышу.

Сплошной обрешеткой (35 мм), минеральной ватой (10 см) и вагонкой (15 мм) создаётся утепление. R_крыши = 2.98. Площадь крыши над основным корпусом: 2 × 10 × 5.55 = 111 м², а над котельной: 2.7 × 4.47 = 12.07 м². Итого S_крыши = 123.07 м². Тогда Q_крыши = 1016 Вт.

Шаг 3. Рассчитаем теплопотери через пол.

Черновой настил с досками, фанера под ламинатом (общий слой 5 см) и базальтовый утеплитель (5 см) препятствуют теплопередаче. R_пола Значение, равное 1.72, указывает на то, что потери тепла через поверхность пола составят…

Q_пол = (S₁ / (R_пол + 2.1) + S₂ / (R_пол + 4.3) + S₃ / (R_пол + 2.1)) × dT = 546 Вт.

Шаг 4. Оценим теплопотери, проходящие через холодный гараж. Пол его не изолирован.

Из отапливаемого строения тепло распространяется по двум направлениям:

1. Через несущую стену. S₁ = 28.71, R₁ = 3.13.
2. Через кирпичную перегородку с котельной. S₂ = 11.31, R₂ = 0.89.

Получим K₁ = S₁ / R₁ + S₂ / R₂ = 21.88.

Тепло из гаража распространяется наружу по следующему пути:

1. Через окно. S₁ = 0.38, R₁ = 0.55.
2. Через ворота. S₂ = 6.25, R₂ = 1.05.
3. Через стену. S₃ = 19.68, R₃ = 3.13.
4. Через крышу. S₄ = 23.89, R₄ = 2.98.
5. Через пол. Зона 1. S₅ = 17.50, R₅ = 2.1.
6. Через пол. Зона 2. S₆ = 9.10, R₆ = 4.3.

Получим K₂ = S₁ / R₁ + … + S₆ / R₆ = 31.40

Определим температуру в гараже, исходя из теплового равновесия. T_# = 9.2 °С. Тогда теплопотери будут равны: Q_гараж = 324 Вт.

Шаг 5. Оценим тепловые потери от вентиляции.

Расчет объема вентиляции для коттеджа, где проживает 6 человек, составил 440 м³. ³В час система теряет тепло при КПД рекуператора 50%. Q_вент = 1970 Вт.

Шаг. 6. Вычислим общее количество тепловых потерь, добавив все индивидуальные показатели. Q = 6919 Вт.

Шаг 7. Определим объем газа, требуемого для отопления макетного дома зимой с КПД котла 92%.

• Природный газ. V = 3319 м³.
• Сжиженный газ. V = 2450 кг.

После расчётов возможно проанализировать финансовые расходы на отопление и эффективность вложений, призванных снизить теплопотери.

Выводы и полезное видео по теме

Теплопроводность и сопротивление теплопередаче строительных материалов. Нормы расчёта для стен, кровли и полов:

Определение требуемого объема газа для отопления представляет собой задачу с наибольшей сложностью, поскольку ключевым этапом является расчет теплопотерь здания, которое будет отапливаться. При этом необходимо уделить особое внимание геометрическим расчетам.

В случае если расходы на отопление окажутся избыточными, стоит рассмотреть вопрос дополнительного утепления жилья.

Напишите комментарии ниже, задавайте вопросы про непонятные моменты, публикуйте фотографии по теме статьи. Расскажите свой опыт подсчета затрат на отопление, может быть, ваши советы будут полезны другим посетителям сайта.