Определение расхода газа и электроэнергии на отопление дома, расчет мощности системы

Правильное планирование отопления заключается не только в выборе комплектующих и способе их монтажа. Любая система должна быть не только надежной, но и экономичной. Поэтому следует заранее рассчитать расходы на отопления дома: газа, энергии, тепла, воды. Выбор методики зависит от типа теплоснабжения и ряда внешних факторов.

От чего зависит расход энергоносителей

В последнее время все чаще стали обращать внимание на экономическую составляющую системы поддержания комфортной температуры в доме. При этом стремятся, что бы расход тепла на отопление был оптимален. Но для выполнения этого условия необходимо понять причины завышенного потребления энергии или низкого КПД.

Отопление в частном доме
Отопление в частном доме

Сначала необходимо вычислить годовой расход тепла на отопление. От этого будет зависеть бюджет эксплуатации теплоснабжения. Безусловно, стоимость энергоносителя может измениться, но общая методика позволяет оперативно выполнить перерасчет и найти оптимальный показатель расхода. Выполнение этого мероприятия позволит как минимум знать будущие затраты, а при профессиональном подходе – оптимизировать их.

Существует несколько факторов, которые влияют на расход тепла на отопление, формула для которого довольно проста. Прежде всего это технические показатели дома или квартиры. К ним относятся уровень тепловых потерь, общая площадь, объем и количество комнат.

Существует ряд других факторов, которые напрямую влияют на среднечасовой расход тепла на отопление:

  • Тип котла. В частности – вид используемого топлива. Наибольший показатель КПД у электрооборудования. Однако при анализе соотношения стоимость/расход оптимальным остается природный газ. Для баллонного это значение несколько ниже. Хуже всего обстоят дела с твердым топливом. Исключения составляют котлы длительного горения и пеллетные установки;
  • Материал изготовления труби радиаторов. При расчете расхода тепла на отопление учитывают потери энергии при прохождении горячей воды по трубам и радиаторам. Это напрямую зависит от коэффициента теплопроводности. Он должен быть низок у труб и максимален для радиаторов и батарей;
  • Климатические условия. Чем ниже температура на улице – тем выше расход газа в котле отопления. Это обязательно учитывается при составлении температурного графика работы теплоснабжения.

Только после учета всех этих показателей можно говорить об экономном отоплении. Определить расход пропана на отопление дома можно комплексным методом. Его первый этап заключается в нахождении нормы тепловой энергии в зависимости от всех факторов.

Правильно рассчитать расход газа на отопление можно только после детального ознакомления с паспортом котла, а также с помощью специализированных программ по определению параметров теплоснабжения.

Определение норм расхода на отопление

Самостоятельный расчет годового расхода тепла на отопление выполняется после нахождения тепловых потерь в доме. Они же в свою очередь зависят от степени утепления дома, конфигурации оконных и дверных конструкций. Для вычисления общих потерь тепла можно воспользоваться несколькими методиками.

Тепловые потери в доме
Тепловые потери в доме

В самой простой формуле расхода тепла на отопление используются только общая площадь дома, среднее значение сопротивления теплопередачи стен, температура внутри и снаружи здания. Важно правильно определить не только среднюю норму потребления энергии, но и составить график нагрузки на отопление. Первым этапом является вычисление оптимальной мощности котла. Это можно сделать по следующей формуле:

W=P*K*(Tвн-Тнар)

Где W – определяемая мощность котла, кВт; Р – коэффициент теплопередачи стен, Вт/м²*С; К – общая площадь дома, м²; Твн и Тнар – температура внутри и снаружи здания, °С.

Для формирования запаса по мощности к полученному результату рекомендуется прибавить 10%. Это позволит увеличить среднечасовой расход тепла на отопление при увеличении протяженности системы без ее глобальной модернизации.

Но не всегда возможно определить теплопередачу стен, не зная материал их изготовления. В этом случае можно воспользоваться другой методикой. Если дом построен в соответствии со СНиПами и ГОСТами – степень его утепления должна быть на хорошем уровне. Тогда применятся поправочные коэффициенты, которые зависят от регионального расположения здания — G.

В этом случае формула для расхода тепла на теплоснабжение выглядит следующим образом:

W=K*G

Важно, что в ней не учитывается высотность здания и роза ветров в конкретном регионе. Но для приблизительного расчета одно или двухэтажного дома она вполне применима. Необходимо лишь правильно подобрать значение поправочного коэффициента. От этого будет зависеть номинальный расход тепла на теплоснабжение. Сделать это можно из данных таблицы.

Регион

Поправочный коэффициент

Центральная часть России

От 0,1 до 0,15

Северные регионы – Архангельск, Мурманск

От 0,15 до 0,2

Южная часть России

От 0,07 до 0,09

Полученная цифра и будет являться среднечасовым расходом тепла на теплоснабжение. Но помимо этого необходимо определить нагрузку на отопление в зависимости от значения температуры на улице. Для этого составляется график отопления, где указывается рабочая мощность работы котла в зависимости от погодных условий. С помощью этой информации можно определить годовой расход тепла на теплоснабжение.

Самым простым способом расчета, с помощью которого находится норма расхода газа на отопление, является соотношение 1 кВт тепловой энергии на 10 м² жилой площади. Однако он очень приблизителен и может быть использован только для сверки вышеописанных методов.

Расход для газового отопления

В настоящее время существует два типа газового отопления — подключаемое к центральной магистрали и баллонное. В первом случае количество потребляемого энергоносителя зависит только от характеристик котла и давления в трубопроводе. Фактический расход жидкого газа на отопление дома зависти от других параметров.

Схема баллонного отопления дома
Схема баллонного отопления дома

Для определения количества топлива необходимо знать его теплоту сгорания. В среднем она составляет 12.8 кВт/кг. Для вычисления суточного, часового и сезонного расхода жидкого газа на отопление дома необходимо уже известную величину номинальной мощности котла разделить на теплоту сгорания. Например, известно, что номинальная часовая мощность отопления составляет 4 кВт. Исходя из этого находим расход топлива за 1 час работы теплоснабжения:

4/12,8=0,312 кг/час

Но это будет действительно только при нормальной работе котла на оптимальной мощности. Она отличается от минимальной и максимальной. Дополнительно для расчета расход газа на отопление следует ознакомиться с инструкцией по эксплуатации котла. В ней указаны потребление энергоносителя при различных режимах работы.

Этапы дальнейших вычислений расход газа для котла отопления:

  1. Объем баллона. Он определит степень его заполнения. Наиболее рационально использовать 50 литровые емкости. В них помещается 23 кг горючего.
  2. Расчет количества баллонов. Рекомендуется иметь запас на 5-7 дней работы отопления. Т.е. для вышеописанного примера с учетом нормы расхода газа на отопление эта величина составит (0,32*24*7)/23=2 баллона.
  3. Адаптация расхода под тепловой график работы теплоснабжения. Это даст возможность определить загрузку на систему при различных значениях температуры на улице.

По окончании определяется средняя норма расхода газа на теплоснабжение. Суммарное количество объема энергоносителя делится на количество дней в отопительном сезоне. В дальнейшем можно составить график закупок газа.

Отопление от природного газа
Отопление от природного газа

Для вычисления расход природного газа в котле отопления можно воспользоваться другой методикой. В среднем для генерирования 1 кВт тепловой энергии потребуется 0,1 м³ энергоносителя. Исходя из этого можно рассчитать расход газа на теплоснабжение по всем интересующим параметрам – часовой, суточный или сезонный. В двух последних вариантах нужно учитывать нагрузку на систему и время работы оборудования.

Как видно из вышеописанного, определение расхода пропана на отопление дома является обязательной процедурой. От этого будет зависеть график закупки горючего, определится место для его хранения, оптимальный и минимальный объем.

На расход жидкого газа для теплоснабжения дома влияет состояние котла. К этому относится чистота форсунок, уровень регулировки работы горелки (одноступенчатая, двухступенчатая или модульная), а также показатель тяги в дымоходе.

Расчет электроэнергии для отопления

Так как электрическая энергия является самой дорогой – необходимо максимально точно рассчитать ее потребление оборудованием. Для решения этой задачи потребуется соблюсти все требования установки и эксплуатации. Только после этих мероприятий можно рассчитать расход электричества на отопление дома.

Электрокотел в отоплении дома
Электрокотел в отоплении дома

Этот тип теплоснабжения отличается от других самым высоким показателем КПД. При правильном выборе оборудования и его монтаже оно приближается к 100%. Т.е. расход электроэнергии на отопление дома вычисляется без учета потерь, так как они минимальны.

Исключения составляют тепловые потери в магистрали – трубах и радиаторах. Однако для корректного монтажа и поддержания работоспособности системы следует правильно выбрать сечение подключаемой электропроводки. Оно зависит от мощности отопительного оборудования.

В таблице указаны рекомендуемые сечения провода для обустройства отопления с помощью электрокотла.

Мощность котла, кВт

Однофазное подключение

Трехфазное подключение

4

4

6

6

10

10

12

16

2,5

16

4

22

6

27

10

Фактически для вычисления расхода электричества на отопление дома необходимо знать номинальную мощность котла. Она зависит от площади здания, его технических характеристик. Методы расчета с учетом этих показателей были указаны выше. Для уменьшения финансовых расходов на теплоснабжение с помощью электроэнергии можно установить дополнительное оборудование:

  • Двухтарифный счетчик. Стоимость 1 кВт электроэнергии ниже в определенные часы ночи;
  • Тепловой аккумулятор. С его помощью можно снизить расходы на отопление электрокотлом. Однако он имеет большие габариты и поэтому его монтаж актуален только для теплоснабжения частного дома;
  • Погодозависимый программатор. К нему подключаются датчики температуры на улице и в помещениях. Он регулирует мощность котла в зависимости от поступивших данных о степени нагрева воздуха. Это позволит оптимизировать текущие расходы электроэнергии на отопление дома.

Однако не во всех случаях КПД электрического теплоснабжения будет высоким. Это относится к первому запуску ПЛЭН и выхода его в нормальный режим функционирования. В это время будет наблюдаться повышенный расход электроэнергии на теплоснабжение дома. Время стабилизации системы может составлять от 2 до 5 дней. При расчете затрат данный фактор обязательно необходимо учесть.

В некоторых источниках указывается на экономный расход на отопление электрокотлом ионного или индукционного типа. Однако фактически показатель потребления электроэнергии останется на прежнем уровне.

Для снижения расхода электричества на теплоснабжение дома следует уменьшить тепловые потери через корпус котла. Для этого производители делают хорошую теплоизоляцию. Если же она отсутствует – необходимо установить ее самостоятельно.

Расход воды в отоплении дома

Фактически термин расход воды в системе отопления подразумевает не ее постоянное убывание, а скорость прохождения по все системе. Он указывает, с какой периодичностью будут компенсироваться тепловые потери при нормальной циркуляции теплоносителя.

Таблица расхода воды при различных сечениях труб
Таблица расхода воды при различных сечениях труб

Для определения этого показателя применяется формула расхода воды на отопление, либо учитываются табличные данные. В первом случае необходимо знать номинальную мощность системы (котла), температурный режим работы системы, а также удельную теплоемкость теплоносителя. Фактически эти показатели определяются с помощью предварительного расчета системы еще на этапе ее проектирования. С их помощью можно узнать будущие параметры расхода воды в системе отопления.

Для самостоятельного расчета следует воспользоваться формулой:

G=Q/(c*(Tоб-Тпод))

Где G – фактический расход воды в системе теплоснабжения, кг/сек; с – теплоемкость теплоносителя. Для воды это значение равно 4200 Дж/кг*С; Тоб и Тпод – температура в подающей и обратной трубе, °С.

С помощью этой формулы расхода воды на отопление можно определить не только ее номинальные характеристики, но и правильно подобрать циркуляционный насос. Она поможет узнать оптимальную мощность оборудования. Также она необходима для расчета сечение труб.

В процессе эксплуатации отопления возможно снижение ее показателей. На это влияет качество обслуживания теплоснабжения – периодичность промывки, использование оптимального теплоносителя, нагрузка на систему.

Способы снижения затрат по отоплению

Для снижения планируемых затрат на теплоснабжение можно применять несколько продуктивных способов. Прежде всего необходимо уменьшить влияние внешних факторов на работу системы. В первую очередь это относится к степени теплоизоляции дома.

Терморегулятор на радиаторе отопления
Терморегулятор на радиаторе отопления

Фактически работа отопления направлена на компенсирование тепловых потерь здания. Для их минимизации следует сделать утепление наружных стен, пола и кровли. Однако при этом не нужно забывать о должном показателе вентиляции. Также особое внимание следует уделить оконным конструкциям. Именно через них уходит большая часть тепла.

Для уменьшения этих потерь следует установить окна с двойным стеклопакетом. Дополнительно монтируется энергосберегающая пленка.

Помимо этих методов возможны следующие варианты уменьшения затрат на теплоснабжение:

  • Монтаж терморегуляторов на радиаторы. С их помощью можно регулировать уровень притока теплоносителя и степень нагрева прибора;
  • Отражающие экраны за батареями. Они направляют тепловую энергию вовнутрь помещения;
  • Применение регулирующей аппаратуры.

Эти методы позволят снизить текущие затраты на теплоснабжение на 10-15%. Но не нужно злоупотреблять экономией – температура в комнатах дома должна быть на комфортном уровне. Она составляет от +17°С до +22°С.

В видеоролике можно ознакомиться с примером затрат на отопление для домов, построенных из различных материалов: