Gasforbrug til opvarmning af et hus på 200 m²: bestemmelse af omkostninger ved brug af naturgas og flaskegas
Ejere af mellemstore og store huse skal planlægge udgifterne til vedligeholdelse af boligen. Derfor opstår ofte opgaven med at beregne gasforbruget til opvarmning af et hus på 200 m2 eller større areal. Den originale arkitektur tillader normalt ikke at bruge analogimetoden og finde allerede færdige beregninger.
Ikke desto mindre er det ikke nødvendigt at betale penge for at løse denne opgave. Du kan udføre alle beregningerne selv. Til det har du brug for kendskab til nogle regulativer samt en forståelse af fysik og geometri på skoleniveau.
Vi hjælper dig med at forstå dette presserende spørgsmål for boligøkonomen. Vi fortæller dig, hvilke formler der anvendes til beregningerne, hvilke egenskaber du skal kende for at opnå resultatet. I den artikel, vi præsenterer, gives der eksempler, som gør det lettere at lave din egen beregning.
Artiklens indhold:
Bestemmelse af energitabets størrelse
For at bestemme den mængde energi, som huset mister, er det nødvendigt at kende de klimatiske forhold i området, materialernes varmeledningsevne og ventilationsstandarder. Og for at beregne det nødvendige gasvolumen er det nok at kende dets brændværdi. Det vigtigste i dette arbejde er opmærksomhed på detaljer.
Opvarmning af bygningen skal kompensere for varmetab, som skyldes to hovedårsager: varmelækage omkring husets omkreds og indtrængen af kold luft gennem ventilationssystemet. Begge processer beskrives med matematiske formler, hvormed du selv kan foretage beregningerne.
Materialets varmeledningsevne og termiske modstand
Ethvert materiale kan lede varme. Intensiteten af dets overførsel udtrykkes ved hjælp af varmeledningskoefficienten λ (W / (m × °C)). Jo lavere den er, desto bedre er bygningen beskyttet mod frost om vinteren.

Men bygninger kan være opført eller isoleret med materialer af forskellig tykkelse. Derfor bruger man i praktiske beregninger varmeoverførselsmodstandskoefficienten:
R (m2 × °C / W)
Den er forbundet med varmeledningsevne ved følgende formel:
R = h / λ,
hvor h er materialets tykkelse (m).
Eksempel. Lad os bestemme varmeoverførselsmodstandskoefficienten for gasbetonblokke af mærke D700 med forskellig bredde ved λ = 0.16:
- bredde 300 mm: R = 0.3 / 0.16 = 1.88;
- bredde 400 mm: R = 0.4 / 0.16 = 2.50.
For isoleringsmaterialer og vinduesenheder kan både varmeledningsevnekoefficienten og varmeoverførselsmodstandskoefficienten angives.
Hvis den omsluttende konstruktion består af flere materialer, så summeres koefficienterne for de enkelte lag ved bestemmelse af varmeoverførselsmodstandskoefficienten for hele “lagkagen”.
Eksempel. Væggen er bygget af gasbetonblokke (λb = 0.16), med en tykkelse på 300 mm. Udvendigt er den isoleret med ekstruderet polystyrenskum (λp = 0.03) med en tykkelse på 50 mm, og indvendigt beklædt med panelbrædder (λv = 0.18), med en tykkelse på 20 mm.

Nu kan den samlede varmeoverførselsmodstandskoefficient beregnes:
R = 0.3 / 0.16 + 0.05 / 0.03 + 0.02 / 0.18 = 1.88 + 1.66 + 0.11 = 3.65.
Bidraget fra lag, som er ubetydelige med hensyn til parameteren “varmebesparelse”, kan negligeres.
Beregning af varmetab gennem omsluttende konstruktioner
Varmetab Q (W) gennem en homogen overflade kan beregnes som følger:
Q = S × dT / R,
hvor:
- S – arealet af den betragtede overflade (m2);
- dT – temperaturforskellen mellem luften inde og ude (°C);
- R – varmeoverførselsmodstandskoefficienten for overfladen (m2 * °C / W).
For at bestemme den samlede værdi af alle varmetab udføres følgende trin:
- identificer områder, der er homogene med hensyn til varmeoverførselsmodstandskoefficient;
- beregn deres arealer;
- bestem de termiske modstandsværdier;
- beregn varmetabet for hvert område;
- summer de opnåede værdier.
Eksempel. Et hjørnerum på 3 × 4 meter på øverste etage med et koldt loftrum. Den færdige loftshøjde er 2,7 meter. Der er 2 vinduer, der måler 1 × 1,5 m.
Lad os finde varmetabet gennem omkredsen ved en indendørs lufttemperatur på “+25 °C” og en udendørs på “–15 °C”:
- Lad os identificere områder, der er homogene med hensyn til modstandskoefficient: loft, væg, vinduer.
- Loftets areal Sl = 3 × 4 = 12 m2. Vinduernes areal Sv = 2 × (1 × 1.5) = 3 m2. Væggenes areal Svæ = (3 + 4) × 2.7 – Sv = 29.4 m2.
- Loftets termiske modstandskoefficient består af etageadskillelsens værdi (brædde med tykkelse 0.025 m), isolering (mineraluldsplader med tykkelse 0.10 m) og trægulv på loftet (træ og krydsfiner med samlet tykkelse 0.05 m): Rp = 0.025 / 0.18 + 0.1 / 0.037 + 0.05 / 0.18 = 3.12. For vinduer hentes værdien fra to-lags termorudens datablad: Ro = 0.50. For en væg konstrueret som i det foregående eksempel: Rs = 3.65.
- Qp = 12 × 40 / 3.12 = 154 W. Qo = 3 × 40 / 0.50 = 240 W. Qs = 29.4 × 40 / 3.65 = 322 W.
- De samlede varmetab i modelrummet gennem klimaskærmen Q = Qp + Qo + Qs = 716 W.
Beregning med de angivne formler giver en god tilnærmelse, forudsat at materialet svarer til de deklarerede varmeledningsegenskaber, og at der ikke er fejl, som kan begås under byggeriet. Derudover kan aldring af materialer og husets konstruktion som helhed være et problem.
Typisk geometri for vægge og tage
Lineære parametre (længde og højde) for konstruktionen tages normalt som indvendige, ikke udvendige, ved bestemmelse af varmetab. Det vil sige, at ved beregning af varmeoverførsel gennem materialet tages der hensyn til kontaktarealet med varm luft, ikke kold luft.

Således, for eksempel ved husets dimensioner 8 × 10 meter og vægtykkelse 0.3 meter, er den indvendige omkreds Pind = (9.4 + 7.4) × 2 = 33.6 m, og den udvendige Pud = (8 + 10) × 2 = 36 m.
Etageadskillelsen har normalt en tykkelse fra 0.20 til 0.30 m. Derfor vil højden af to etager fra første sals gulv til anden sals loft udvendigt være lig Hud = 2.7 + 0.2 + 2.7 = 5.6 m. Hvis man kun lægger den færdige højde sammen, får man en mindre værdi: Hind = 2.7 + 2.7 = 5.4 m. Etageadskillelsen, i modsætning til vægge, har ikke isoleringsfunktion, så til beregninger skal man bruge Hud.
For toetagers huse med dimensioner omkring 200 m2 udgør forskellen mellem vægarealet indvendigt og udvendigt 6 til 9%. Tilsvarende tages der hensyn til tagets og etageadskillelsernes geometriske parametre efter indvendige mål.
Beregning af vægareal for geometrisk simple huse er elementær, da fragmenterne består af rektangulære sektioner og gavle på lofts- og tagetager.

Ved beregning af varmetab gennem taget er det i de fleste tilfælde tilstrækkeligt at anvende formler for arealet af en trekant, et rektangel og et trapez.

Arealet af det lagte tag må ikke bruges ved bestemmelse af varmetab, da det også inkluderer udhæng, som ikke medregnes i formlen. Derudover lægges materialet (f.eks. tagpap eller profileret galvaniseret plade) ofte med et lille overlap.

Rektangulær vinduesgeometri giver heller ikke problemer ved beregninger. Hvis termoruder har en kompliceret form, kan deres areal findes i produktdatabladet i stedet for at beregne det.
Varmetab gennem gulv og fundament
Beregning af varmetab til jorden gennem gulvet i nederste etage, samt gennem vægge og gulv i kælder, foretages efter reglerne i bilag “E” til SP 50.13330.2012. Årsagen er, at varmeudbredelseshastigheden i jorden er meget lavere end i atmosfæren, så jordlag kan også betragtes som isoleringsmateriale.
Men da jord har tendens til at fryse, opdeles gulvarealet i 4 zoner. Bredden af de første tre er 2 meter, og den fjerde zone består af den resterende del.

For hver zone bestemmes varmeoverførselsmodstandskoefficienten, som jorden tilfører:
- zone 1: R1 = 2.1;
- zone 2: R2 = 4.3;
- zone 3: R3 = 8.6;
- zone 4: R4 = 14.2.
Hvis gulvene er isolerede, lægges isoleringsmaterialets og jordens værdier sammen for at bestemme den samlede termiske modstandskoefficient.
Eksempel. Antag et hus med udvendige mål 10 × 8 m og vægtykkelse 0,3 meter, der har en kælderetage med en dybde på 2,7 meter. Loftet er i jordhøjde. Beregn varmetabet til jorden ved en indendørs lufttemperatur på “+25 °C” og en udendørs på “–15 °C”.
Lad væggene være udført af FBS-blokke, med en tykkelse på 40 cm (λf = 1.69). Indvendigt er de beklædt med brædder, tykkelse 4 cm (λd = 0.18). Kældergulvet er støbt med ekspanderet lerbeton, tykkelse 12 cm (λk = 0.70). Så er den termiske modstandskoefficient for kældervæggene: Rs = 0.4 / 1.69 + 0.04 / 0.18 = 0.46, og for gulvet: Rp = 0.12 / 0.70 = 0.17.
Husets indvendige mål vil være 9.4 × 7.4 meter.

Beregn arealer og varmeoverførselsmodstandskoefficienter efter zoner:
- Zone 1 går kun langs væggen. Den har en omkreds på 33.6 m og en højde på 2 m. Derfor S1 = 33.6 × 2 = 67.2. Rz1 = Rs + R1 = 0.46 + 2.1 = 2.56.
- Zone 2 langs væggen. Den har en omkreds på 33.6 m og en højde på 0.7 m. Derfor S2s = 33.6 × 0.7 = 23.52. Rz2s = Rs + R2 = 0.46 + 4.3 = 4.76.
- Zone 2 på gulvet. S2p = 9.4 × 7.4 – 6.8 × 4.8 = 36.92. Rz2p = Rp + R2 = 0.17 + 4.3 = 4.47.
- Zone 3 går kun på gulvet. S3 = 6.8 × 4.8 – 2.8 × 0.8 = 30.4. Rz3 = Rp + R3 = 0.17 + 8.6 = 8.77.
- Zone 4 går kun på gulvet. S4 = 2.8 × 0.8 = 2.24. Rz4 = Rp + R4 = 0.17 + 14.2 = 14.37.
Varmetabet i kælderetagen Q = (S1 / Rz1 + S2s / Rz2s + S2p / Rz2p + S3 / Rz3 + S4 / Rz4) × dT = (26.25 + 4.94 + 8.26 + 3.47 + 0.16) × 40 = 1723 W.
Indregning af uopvarmede rum
Ofte ved beregning af varmetab opstår en situation, hvor der i huset er et uopvarmet, men isoleret rum. I dette tilfælde sker energitransporten i to trin. Lad os betragte denne situation med eksempel på et loft.

Hovedproblemet er, at arealet af etagedækket mellem loftet og øverste etage adskiller sig fra arealet af taget og gavlene. I dette tilfælde skal man bruge betingelsen for varmebalance: Q1 = Q2.
Det kan også skrives på følgende måde:
K1 × (T1 – T#) = K2 × (T# – T2),
hvor:
- K1 = S1 / R1 + … + Sn / Rn for etagedækket mellem husets varme del og det kolde rum;
- K2 = S1 / R1 + … + Sn / Rn for etagedækket mellem det kolde rum og gaden.
Fra varmeoverførselsbalancen finder vi temperaturen, som vil indstille sig i det kolde rum ved kendte værdier i huset og udenfor. T# = (K1 × T1 + K2 × T2) / (K1 + K2). Derefter indsætter vi værdien i formlen og finder varmetabet.
Eksempel. Lad husets indvendige mål være 8 x 10 meter. Taghældningen er 30°. Lufttemperaturen i rummene er “+25 °C”, og udendørs er “–15 °C”.
Den termiske modstandskoefficient for loftet beregnes som i eksemplet i afsnittet om beregning af varmetab gennem bygningsdele: Rp = 3.65. Etagearealet er 80 m2, så K1 = 80 / 3.65 = 21.92.
Tagarealet S1 = (10 × 8) / cos(30) = 92.38. Den termiske modstandskoefficient beregnes under hensyntagen til trætykkelsen (lægter og beklædning – 50 mm) og mineraluld (10 cm): R1 = 2.98.
Vinduesarealet til gavlen S2 = 1.5. For en almindelig to-lags termorude er termisk modstand R2 = 0.4. Gavlenes areal beregnes ved formlen: S3 = 82 × tg(30) / 4 – S2 = 7.74. Varmemodstandskoefficienten er den samme som for taget: R3 = 2.98.

Vi beregner koefficienten for taget (uden at glemme, at antallet af gavle er to):
K2 = S1 / R1 + 2 × (S2 / R2 + S3 / R3) = 92.38 / 2.98 + 2 × (1.5 / 0.4 + 7.74 / 2.98) = 43.69.
Beregn lufttemperaturen på loftet:
T# = (21.92 × 25 + 43.69 × (–15)) / (21.92 + 43.69) = –1.64 °C.
Indsæt den beregnede værdi i en af varmetabsformlerne (under balanceforudsætning er de ens) og få det ønskede resultat:
Q1 = K1 × (T1 – T#) = 21.92 × (25 – (–1.64)) = 584 W.
Afkøling gennem ventilation
Ventilationssystemet installeres for at opretholde et normalt indeklima i huset. Dette fører til indstrømning af kold luft i rummet, hvilket også skal tages i betragtning ved beregning af varmetab.
Kravene til ventilationsvolumen er beskrevet i flere normative dokumenter. Ved projektering af husets interne system skal man primært tage hensyn til kravene i §7 SNiP 41-01-2003 og §4 SanPiN 2.1.2.2645-10.
Da den almindeligt anvendte enhed for varmetab er watt, skal luftens varmekapacitet c (kJ / kg × °C) omregnes til dimensionen “W × h / kg × °C”. For luft ved havoverfladen kan man acceptere værdien c = 0.28 W × h / kg × °C.
Da ventilationsvolumen måles i kubikmeter i timen, skal man også kende luftens densitet q (kg / m3). Ved normalt atmosfærisk tryk og gennemsnitlig luftfugtighed kan denne værdi accepteres som q = 1.30 kg / m3.

Energiforbruget til kompensation for varmetab som følge af ventilation kan beregnes med følgende formel:
Q = L × q × c × dT = 0.364 × L × dT,
hvor:
- L – luftmængde (m3 / h);
- dT – temperaturforskel mellem rumluft og indkommende luft (°C).
Hvis kold luft kommer direkte ind i huset, så:
dT = T1 – T2,
hvor:
- T1 – temperatur inde i rummet;
- T2 – temperatur udendørs.
Men for store bygninger integrerer man normalt en rekuperator (varmeveksler) i ventilationssystemet. Den kan spare betydelige energiressourcer, da delvis opvarmning af indkommende luft sker ved hjælp af udstrømmende lufttemperatur.
Effektiviteten af sådanne enheder måles i deres virkningsgrad k (%). I dette tilfælde vil den tidligere formel antage formen:
dT = (T1 – T2) × (1 – k / 100).
Beregning af gasforbrug
Når man kender det samlede varmetab, kan man ret simpelt beregne det nødvendige forbrug af naturgas eller flydende gas til opvarmning af et hus på 200 m2.
Mængden af frigivet energi, ud over brændstofvolumen, påvirkes af dets brændværdi. For gas afhænger denne indikator af fugtighed og kemisk sammensætning af den tilførte blanding. Der skelnes mellem øvre (Hh) og nedre (Hl) brændværdi.

For at beregne brændstofvolumen, som garanteret vil være nok til opvarmning, indsætter man værdien af den nedre brændværdi i formlen, som kan fås fra gasleverandøren. Standardmåleenheden for brændværdi er “mJ / m3” eller “mJ / kg”. Men da måleenhederne for kedeleffekt og varmetab opererer med watt og ikke joule, skal man udføre en omregning under hensyntagen til, at 1 mJ = 278 W × h.
Hvis værdien af blandingens nedre brændværdi er ukendt, er det acceptabelt at tage følgende gennemsnitstal:
- for naturgas Hl = 9.3 kW × h / m3;
- for flydende gas Hl = 12.6 kW × h / kg.
En anden parameter, der er nødvendig for beregningerne, er kedlens virkningsgrad K. Den måles normalt i procent. Den endelige formel for gasforbrug over en periode E (h) er som følger:
V = Q × E / (Hl × K / 100).
Perioden, hvor centralvarme tændes i huse, bestemmes ud fra den gennemsnitlige daglige lufttemperatur.
Hvis den på de sidste fem dage ikke overstiger “+ 8 °C”, skal varmeforsyning til huset sikres ifølge den russiske regerings forordning nr. 307 af 13.05.2006. For private huse med autonom opvarmning bruges disse tal også ved beregning af brændstofforbrug.
Præcise data om antallet af dage med temperatur ikke over “+ 8 °C” for det område, hvor sommerhuset er bygget, kan fås på den lokale afdeling af Hydrometeorologisk Center.
Hvis huset ligger tæt på en større bebyggelse, er det lettere at bruge tabel 1 i SNiP 23-01-99 (kolonne nr. 11). Ved at multiplicere denne værdi med 24 (timer i døgnet) får vi parameteren E fra ligningen til beregning af gasforbrug.

Hvis lufttilførselsvolumen og indetemperaturen er konstante (eller med små udsving), vil varmetabet gennem klimaskærmen og på grund af ventilation være direkte proportional med udetemperaturen.
Derfor kan parameteren T2 i ligningerne til beregning af varmetab tages fra værdien i kolonne nr. 12 i tabel 1 i SNiP 23-01-99.
Eksempel for et hus på 200 m²2
Lad os beregne gasforbruget for et hus nær Rostov ved Don. Opvarmningsperiodens varighed: E = 171 × 24 = 4104 timer. Gennemsnitlig udetemperatur T2 = – 0.6 °C. Ønsket indetemperatur: T1 = 24 °C.

Trin 1. Lad os beregne varmetabet gennem omkredsen eksklusiv garagen.
For at gøre dette udskiller vi ensartede områder:
- Vinduer. Der er 9 vinduer på 1.6 × 1.8 m, et vindue på 1.0 × 1.8 m og 2.5 runde vinduer med et areal på 0.38 m2 hver. Samlet vinduesareal: Svinduer = 28.60 m2. Ifølge produktspecifikationen Rvinduer = 0.55. Derefter Qvinduer = 1279 W.
- Døre. Der er 2 isolerede døre på 0.9 x 2.0 m. Deres areal: Sdøre = 3.6 m2. Ifølge produktspecifikationen Rdøre = 1.45. Derefter Qdøre = 61 W.
- Blind væg. Afsnit "ABVGD": 36.1 × 4.8 = 173.28 m2. Afsnit "DA": 8.7 × 1.5 = 13.05 m2. Afsnit "DEZH": 18.06 m2. Gavlfacade: 8.7 × 5.4 / 2 = 23.49. I alt areal af blind væg: Svæg = 251.37 – Svinduer – Sdøre = 219.17 m2. Væggene er bygget af gasbeton med en tykkelse på 40 cm og hul mursten. Rvæg = 2.50 + 0.63 = 3.13. Derefter Qvæg = 1723 W.
Samlede varmetab gennem omkredsen:
Qomkr = Qvinduer + Qdøre + Qvæg = 3063 W.
Trin 2. Lad os beregne varmetabet gennem taget.
Isoleringen består af en fuld lægning (35 mm), mineraluld (10 cm) og panelbeklædning (15 mm). Rtag = 2.98. Tagareal over hovedbygningen: 2 × 10 × 5.55 = 111 m2, og over fyrrummet: 2.7 × 4.47 = 12.07 m2. I alt Stag = 123.07 m2. Derefter Qtag = 1016 W.
Trin 3. Beregn varmetabet gennem gulvet.

Varmeovergangsmodstanden leveres af spånplader og krydsfiner under laminat (i alt 5 cm) samt basaltisolering (5 cm). Rgulv = 1,72. Varmetabet gennem gulvet bliver da:
Qgulv = (S1 / (Rgulv + 2,1) + S2 / (Rgulv + 4,3) + S3 / (Rgulv + 2,1)) × dT = 546 W.
Trin 4. Beregn varmetabet gennem den kolde garage. Dens gulv er ikke isoleret.
Fra det opvarmede hus trænger varme ind på to måder:
- Gennem bærende væg. S1 = 28,71, R1 = 3,13.
- Gennem en murstensskillevæg til fyrrummet. S2 = 11,31, R2 = 0,89.
Vi får K1 = S1 / R1 + S2 / R2 = 21,88.
Fra garagen afgives varme til udsiden på følgende måde:
- Gennem vindue. S1 = 0,38, R1 = 0,55.
- Gennem port. S2 = 6,25, R2 = 1,05.
- Gennem væg. S3 = 19,68, R3 = 3,13.
- Gennem tag. S4 = 23,89, R4 = 2,98.
- Gennem gulv. Zone 1. S5 = 17,50, R5 = 2,1.
- Gennem gulv. Zone 2. S6 = 9,10, R6 = 4,3.
Vi får K2 = S1 / R1 + … + S6 / R6 = 31,40
Beregn temperaturen i garagen under forudsætning af varmebalance: T# = 9,2 °C. Varmetabet bliver da: Qgarage = 324 W.
Trin 5. Beregn varmetabet som følge af ventilation.
Lad det beregnede ventilationsvolumen for denne type villa med 6 beboere være 440 m3/time. Der er installeret en rekuperator med en virkningsgrad på 50%. Under disse forhold er varmetabet: Qvent = 1970 W.
Trin 6. Bestem det samlede varmetab ved at lægge alle lokale værdier sammen: Q = 6919 W.
Trin 7. Beregn den mængde gas, der er nødvendig for at opvarme modelhuset om vinteren med en kedelvirkningsgrad på 92%:
- Naturgas. V = 3319 m3.
- Flydende gas. V = 2450 kg.
Efter beregningerne kan de økonomiske omkostninger til opvarmning og hensigtsmæssigheden af investeringer rettet mod at reducere varmetabet analyseres.
Konklusioner og nyttig video om emnet
Varmeledningsevne og varmemodstand for materialer. Beregningsregler for vægge, tag og gulv:
Den mest komplekse del af beregningerne for at bestemme det nødvendige gasvolumen til opvarmning er at finde varmetabet af den opvarmede bygning. Her skal man først og fremmest være omhyggelig med de geometriske beregninger.
Hvis de økonomiske omkostninger til opvarmning synes for store, bør man overveje yderligere isolering af huset. Især da varmetabsberegningerne tydeligt viser strukturen af frostens indtrængen.
Efterlad venligst kommentarer i boksen nedenfor, stil spørgsmål om uklare eller interessante punkter, upload billeder relateret til artiklens emne. Del din egen erfaring med at udføre beregninger for at finde ud af varmeomkostninger. Det er ikke umuligt, at dine råd vil hjælpe besøgende på siden meget.
