Mức tiêu thụ khí trung bình để sưởi ấm một ngôi nhà rộng 150 mét vuông: ví dụ tính toán và xem xét các công thức nhiệt

Việc tài trợ cho mùa sưởi ấm chiếm một phần đáng kể trong ngân sách chi cho việc bảo trì nhà ở.Biết giá và mức tiêu thụ gas trung bình để sưởi ấm một ngôi nhà 150 m², bạn có thể xác định khá chính xác chi phí sưởi ấm cơ sở. Những tính toán này bạn có thể dễ dàng tự thực hiện mà không phải trả tiền cho dịch vụ của các kỹ sư sưởi ấm.

Bạn sẽ tìm hiểu mọi thứ về tiêu chuẩn tiêu thụ xăng và phương pháp tính mức tiêu thụ nhiên liệu xanh từ bài viết chúng tôi đã trình bày. Chúng tôi sẽ cho bạn biết cần bao nhiêu năng lượng để bù đắp lượng nhiệt thất thoát ở nhà trong mùa sưởi ấm. Chúng tôi sẽ cho bạn biết những công thức nào nên được sử dụng trong tính toán.

Sưởi ấm các ngôi nhà nông thôn

Khi tính toán lượng khí tiêu thụ cần thiết để sưởi ấm một ngôi nhà, nhiệm vụ khó khăn nhất sẽ là tính toán tổn thất nhiệt, mà hệ thống sưởi phải bù đầy đủ trong quá trình vận hành.

Sự phức tạp của tổn thất nhiệt phụ thuộc vào khí hậu, đặc điểm thiết kế của tòa nhà, vật liệu được sử dụng và các thông số vận hành của hệ thống thông gió.

Tính nhiệt lượng bù

Hệ thống sưởi ấm của bất kỳ tòa nhà nào cũng phải bù đắp lượng nhiệt thất thoát Q (W) trong thời gian lạnh giá. Chúng xảy ra vì hai lý do:

1. trao đổi nhiệt qua chu vi của ngôi nhà;
2. tổn thất nhiệt do không khí lạnh đi vào qua hệ thống thông gió.

Về hình thức, tổn thất nhiệt qua tường và mái Q_tp có thể được tính bằng công thức sau:

Q_tp =S*dT/R,

Ở đâu:

• S – diện tích bề mặt (m²);
• dT - chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong phòng và ngoài đường (°C);
• R - chỉ số khả năng chống truyền nhiệt của vật liệu (m² *°C/W).

Chỉ số cuối cùng (còn được gọi là “hệ số cản nhiệt”) có thể được lấy từ các bảng gắn liền với vật liệu hoặc sản phẩm xây dựng.

Tỷ lệ mất nhiệt của ngôi nhà phụ thuộc đáng kể vào loại cửa sổ lắp kính hai lớp. Giá cửa sổ cách nhiệt cao sẽ hợp lý do tiết kiệm nhiên liệu

Ví dụ. Cho bức tường ngoài của căn phòng có diện tích 12 m², trong đó 2 m² chiếm một cửa sổ.

Các chỉ số điện trở truyền nhiệt như sau:

• Khối bê tông khí D400: R = 3.5.
• Cửa sổ lắp kính hai lớp có argon “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R = 0.75.

Trong trường hợp này, ở nhiệt độ phòng “+22°С” và nhiệt độ ngoài trời – “–30°С”, tổn thất nhiệt từ bức tường bên ngoài của căn phòng sẽ là:

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

Tính toán này cho kết quả chính xác với điều kiện không có sự trao đổi không khí (xâm nhập) không được kiểm soát.

Nó có thể xảy ra trong các trường hợp sau:

• Sự hiện diện của các khiếm khuyết về cấu trúc, chẳng hạn như khung cửa sổ bị lỏng lẻo trên tường hoặc bong tróc vật liệu cách nhiệt. Họ cần phải được loại bỏ.
• Sự lão hóa của tòa nhà, dẫn đến xuất hiện các vết sứt mẻ, vết nứt hoặc lỗ rỗng trong khối xây. Trong trường hợp này, cần đưa hệ số hiệu chỉnh vào khả năng chịu nhiệt của vật liệu.

Tương tự, cần xác định tổn thất nhiệt qua mái nếu vật thể nằm ở tầng trên cùng. Thông qua sàn, bất kỳ sự mất mát năng lượng đáng kể nào chỉ xảy ra nếu có một không gian tầng hầm thông gió, không được sưởi ấm, chẳng hạn như nhà để xe. Hầu như không có nhiệt đi vào lòng đất.

Để tính chỉ số điện trở truyền nhiệt của vật liệu nhiều lớp, cần tổng hợp các chỉ số của từng lớp riêng lẻ. Thông thường, chỉ những vật liệu dẫn điện không dẫn nhiệt tốt nhất mới được sử dụng để tính toán

Hãy xem xét nguyên nhân thứ hai dẫn đến thất thoát nhiệt - thông gió của tòa nhà. Tiêu thụ năng lượng để sưởi ấm không khí cung cấp (Q_V.) có thể được tính bằng công thức:

Q_V. = L * q * c * dT, Ở đâu:

• L – lưu lượng không khí (m³ / h);
• q – mật độ không khí (kg/m³);
• c - nhiệt dung riêng của không khí đi vào (kJ/kg *°C);
• dT - chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong phòng và ngoài đường (°C).

Nhiệt dung riêng của không khí trong phạm vi nhiệt độ mà chúng ta quan tâm [–50.. +30 °C] bằng 1,01 kJ / kg * ° C hoặc, dịch sang thứ nguyên chúng ta cần: 0,28 W * h / kg * ° C. Mật độ không khí phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất, nhưng để tính toán, bạn có thể lấy giá trị 1,3 kg / m³.

Ví dụ. Cho phòng 12m² với cùng chênh lệch nhiệt độ như trong ví dụ trước, tổn thất nhiệt do thông gió sẽ là:

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

Các nhà thiết kế lấy luồng không khí theo SNiP 41-01-2003 (trong ví dụ của chúng tôi là 3 m³ / giờ ở 1 m² diện tích phòng khách), nhưng giá trị này có thể bị chủ sở hữu tòa nhà giảm đáng kể.

Tổng tổn thất nhiệt của phòng mẫu là:

Q = Q_tp + Q_V. = 969 W.

Để tính toán tổn thất nhiệt theo ngày, tuần hoặc tháng, bạn cần biết nhiệt độ trung bình trong các khoảng thời gian này.

Từ các công thức trên, rõ ràng việc tính toán lượng khí tiêu thụ trong một khoảng thời gian ngắn và trong cả mùa lạnh phải được thực hiện có tính đến khí hậu của khu vực đặt cơ sở sưởi ấm.Vì vậy, các giải pháp tiêu chuẩn đã được kiểm chứng tốt chỉ có thể được sử dụng cho các điều kiện tự nhiên tương tự.

Để xác định các thông số khí hậu tương tự, bạn có thể sử dụng bản đồ nhiệt độ trung bình hàng tháng vào mùa đông. Chúng có thể dễ dàng tìm thấy trên Internet

Với hình dạng phức tạp của ngôi nhà và sự đa dạng của vật liệu được sử dụng trong xây dựng và cách nhiệt, bạn có thể sử dụng dịch vụ của các chuyên gia để tính toán lượng nhiệt cần thiết.

Các cách giảm thiểu tổn thất nhiệt

Chi phí sưởi ấm một ngôi nhà chiếm một phần đáng kể trong chi phí bảo trì nó. Vì vậy, việc thực hiện một số công việc nhằm giảm tổn thất nhiệt bằng trần cách nhiệt, tường nhà, cách nhiệt sàn và các cấu trúc liên quan.

Ứng dụng sơ đồ cách nhiệt bên ngoài và từ bên trong ngôi nhà có thể làm giảm đáng kể con số này. Điều này đặc biệt đúng đối với các tòa nhà cũ có sự hao mòn nghiêm trọng trên tường và trần nhà. Các tấm xốp polystyrene tương tự không chỉ có thể làm giảm hoặc loại bỏ hoàn toàn tình trạng đóng băng mà còn giảm thiểu sự xâm nhập của không khí qua lớp phủ được bảo vệ.

Bạn cũng có thể tiết kiệm đáng kể nếu các khu vực mùa hè của ngôi nhà, chẳng hạn như hiên hoặc tầng áp mái, không được kết nối với hệ thống sưởi. Trong trường hợp này, chu vi của phần được sưởi ấm của ngôi nhà sẽ giảm đáng kể.

Chỉ sử dụng sàn gác mái vào mùa hè giúp tiết kiệm đáng kể chi phí sưởi ấm ngôi nhà vào mùa đông. Tuy nhiên, trong trường hợp này, trần của tầng trên phải được cách nhiệt tốt.

Nếu bạn tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn về thông gió của cơ sở được quy định trong SNiP 41-01-2003, thì tổn thất nhiệt do trao đổi không khí sẽ cao hơn so với do tường và mái của tòa nhà bị đóng băng.Những quy tắc này là bắt buộc đối với các nhà thiết kế và bất kỳ pháp nhân nào nếu cơ sở được sử dụng để sản xuất hoặc cung cấp dịch vụ. Tuy nhiên, cư dân của ngôi nhà có thể tùy ý giảm các giá trị được chỉ định trong tài liệu.

Ngoài ra, để làm nóng không khí lạnh từ ngoài đường đi vào, bạn có thể sử dụng bộ trao đổi nhiệt thay vì các thiết bị tiêu thụ điện hoặc gas. Do đó, một bộ trao đổi nhiệt dạng tấm thông thường có thể tiết kiệm hơn một nửa năng lượng và một thiết bị phức tạp hơn có chất làm mát có thể tiết kiệm khoảng 75%.

Tính toán thể tích khí cần thiết

Khí đốt phải bù lại lượng nhiệt thất thoát. Để làm được điều này, ngoài tổn thất nhiệt của ngôi nhà, cần biết lượng năng lượng tỏa ra trong quá trình đốt cháy, điều này phụ thuộc vào hiệu suất của lò hơi và nhiệt trị của hỗn hợp.

Nguyên tắc lựa chọn nồi hơi

Việc lựa chọn máy sưởi phải được tính đến sự mất nhiệt của ngôi nhà. Nó là đủ cho khoảng thời gian đạt được nhiệt độ tối thiểu hàng năm. Trong hộ chiếu của tầng hoặc nồi hơi gas treo tường Thông số “nhiệt điện danh nghĩa” chịu trách nhiệm cho việc này, được đo bằng kW cho các thiết bị gia dụng.

Vì bất kỳ kết cấu nào cũng có quán tính nhiệt nên để tính công suất nồi hơi cần thiết, nhiệt độ tối thiểu thường được lấy từ khoảng thời gian 5 ngày lạnh nhất. Đối với một khu vực cụ thể, nó có thể được tìm thấy trong các tổ chức liên quan đến việc thu thập và xử lý thông tin khí tượng hoặc từ Bảng 1. SNiP 23-01-99 (cột số 4).

Đoạn bảng 1 từ SNiP 23/01/99. Sử dụng nó, bạn có thể có được dữ liệu cần thiết về khí hậu của khu vực đặt cơ sở sưởi ấm

Nếu công suất lò hơi vượt quá chỉ báo đủ để sưởi ấm căn phòng, điều này không dẫn đến tăng mức tiêu thụ gas.Trong trường hợp này, thời gian ngừng hoạt động của thiết bị sẽ lâu hơn.

Đôi khi có lý do để chọn nồi hơi có công suất thấp hơn một chút. Những thiết bị như vậy có thể rẻ hơn nhiều khi mua và vận hành. Tuy nhiên, trong trường hợp này, cần phải có nguồn nhiệt dự phòng (ví dụ: lò sưởi hoàn chỉnh với máy tạo khí), nguồn này có thể được sử dụng khi có sương giá nghiêm trọng.

Chỉ số chính về hiệu quả và tính kinh tế của lò hơi là hệ số hiệu quả. Đối với thiết bị gia dụng hiện đại, tỷ lệ này dao động từ 88 đến 95%. Hiệu suất được nêu trong hộ chiếu thiết bị và được sử dụng khi tính toán mức tiêu thụ khí đốt.

Công thức giải phóng nhiệt

Để tính toán chính xác mức tiêu thụ khí tự nhiên hoặc khí hóa lỏng để sưởi ấm một ngôi nhà có diện tích khoảng 150 m² Cần tìm thêm một chỉ số nữa - nhiệt trị (nhiệt dung riêng của quá trình đốt cháy) của nhiên liệu được cung cấp. Theo hệ thống SI, nó được đo bằng J/kg đối với khí hóa lỏng hoặc J/m³ cho tự nhiên.

Bồn chứa gas (thùng chứa khí hóa lỏng) được đặc trưng bằng lít. Để tìm hiểu bao nhiêu nhiên liệu sẽ được bao gồm trong đó tính bằng kilôgam, bạn có thể sử dụng tỷ lệ 0,54 kg / 1 l

Có hai giá trị cho chỉ báo này - giá trị nhiệt lượng thấp hơn (H_tôi) và cao nhất (H_h). Nó phụ thuộc vào độ ẩm và nhiệt độ của nhiên liệu. Khi tính toán lấy chỉ số H_tôi – bạn cần tìm hiểu điều này từ nhà cung cấp gas của bạn.

Nếu không có thông tin đó thì có thể lấy các giá trị sau trong tính toán:

• đối với khí tự nhiên H_tôi = 33,5 mJ/m³;
• đối với khí hóa lỏng H_tôi = 45,2 mJ/kg.

Có tính đến thực tế là 1 mJ = 278 W * h, chúng ta thu được các giá trị nhiệt lượng sau:

• đối với khí tự nhiên H_tôi = 9,3 kW * h / m³;
• đối với khí hóa lỏng H_tôi = 12,6 kW*h/kg.

Lượng khí tiêu thụ trong một khoảng thời gian nhất định V. (m³ hoặc kg) có thể được tính bằng công thức sau:

V = Q * E / (H_tôi *K), Ở đâu:

• Q - tổn thất nhiệt của tòa nhà (kW);
• E - thời gian của giai đoạn gia nhiệt (h);
• H_tôi – nhiệt trị tối thiểu của khí (kW * h/m³);
• K – Hiệu suất nồi hơi.

Đối với kích thước khí hóa lỏng H_tôi bằng kW * h / kg.

Ví dụ về tính toán lượng gas tiêu thụ

Ví dụ: hãy lấy một ngôi nhà hai tầng bằng gỗ khung đúc sẵn điển hình. Vùng – Lãnh thổ Altai, Barnaul.

Kích thước ngôi nhà là 10 x 8,5 m, góc đầu hồi là 30°. Dự án này có đặc điểm là gác mái ấm áp, diện tích lắp kính tương đối rộng, không có tầng hầm và các phần nhô ra của ngôi nhà

Bước 1. Hãy tính các thông số chính của ngôi nhà để tính tổn thất nhiệt:

• Sàn nhà. Trong trường hợp không có tầng hầm thông gió, tổn thất qua sàn và móng có thể bỏ qua.
• Cửa sổ. Bộ kính hai lớp “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R_ồ = 0,75. Khu vực kính S_ồ = 40 m².
• Những bức tường. Diện tích tường dọc (bên) là 10 * 3,5 = 35 m². Diện tích tường ngang (mặt tiền) là 8,5 * 3,5 + 8,5² * tg(30) / 4 = 40m². Như vậy, tổng diện tích chu vi của tòa nhà là 150 m², và có tính đến giá trị mong muốn S_S = 150 – 40 = 110 m².
• Những bức tường. Vật liệu cách nhiệt chính là gỗ ép, dày 200 mm (R_b = 1,27) và cách nhiệt bazan, dày 150 mm (R_bạn = 3,95). Tổng điện trở truyền nhiệt của tường R_S = R_b + R_bạn = 5.22.
• Mái nhà. Lớp cách nhiệt hoàn toàn theo hình dạng của mái nhà. Diện tích mái không có phần nhô ra S_k = 10 * 8,5 / cos (30) = 98 m².
• Mái nhà. Vật liệu cách nhiệt chính là lớp lót, dày 12,5 mm (R_v = 0,07) và cách nhiệt bazan, dày 200 mm (R_bạn = 5,27). Tổng khả năng truyền nhiệt của mái nhà R_k = R_v + R_bạn = 5.34.
• Thông gió. Hãy tính lưu lượng gió không theo diện tích ngôi nhà mà có tính đến yêu cầu đảm bảo giá trị ít nhất là 30 m³ mỗi người mỗi giờ. Vì 4 người thường xuyên sống trong ngôi nhà nhỏ, nên L = 30 * 4 = 120 m³ / h.

Bước chân. 2. Hãy tính toán công suất nồi hơi cần thiết. Nếu thiết bị đã được mua thì có thể bỏ qua bước này.

Để tính toán, chúng ta chỉ cần biết hai chỉ số của nồi hơi gas: hiệu suất và công suất định mức. Họ phải được đăng ký trong hộ chiếu thiết bị

Nhiệt độ trong khoảng thời gian 5 ngày lạnh nhất là “–41 ° C”. Hãy lấy nhiệt độ thoải mái là “+24 ° C”. Như vậy, chênh lệch nhiệt độ trung bình trong thời gian này sẽ là dT = 65°C.

Hãy tính tổn thất nhiệt:

• qua cửa sổ: Q_ồ = S_ồ * dT / R_ồ = 40 * 65 / 0,75 = 3467 W;
• xuyên tường: Q_S = S_S * dT / R_S = 110 * 65 / 5,22 = 1370 W;
• qua mái nhà: Q_k = S_k * dT / R_k = 98 * 65 / 5,34 = 1199 W;
• do thông gió: Q_v = L * q * c * dT = 120 * 1,3 * 0,28 * 65 = 2839 W.

Tổng tổn thất nhiệt của toàn bộ ngôi nhà trong thời gian 5 ngày lạnh giá sẽ là:

Q = Q_ồ + Q_S + Q_k + Q_v = 3467 + 1370 + 1199 + 2839 = 8875 W.

Vì vậy, đối với ngôi nhà mẫu này, bạn có thể chọn nồi hơi gas có thông số nhiệt điện tối đa là 10-12 kW. Nếu khí đốt cũng được sử dụng để cung cấp nước nóng, thì bạn sẽ phải sử dụng một thiết bị hiệu quả hơn.

Bước 3. Hãy tính thời gian của giai đoạn gia nhiệt và tổn thất nhiệt trung bình.

Mùa lạnh cần sưởi ấm được hiểu là mùa có nhiệt độ trung bình ngày dưới 8-10°C. Do đó, để tính toán, bạn có thể lấy cột số 11-12 hoặc cột số 13-14 của bảng 1 của SNiP 23-01-99.

Sự lựa chọn này vẫn thuộc về chủ sở hữu của ngôi nhà. Trong trường hợp này, sẽ không có sự khác biệt đáng kể về mức tiêu thụ nhiên liệu hàng năm. Trong trường hợp của chúng tôi, chúng tôi sẽ tập trung vào khoảng thời gian có nhiệt độ dưới “+10 ° C”. Thời hạn của giai đoạn này là 235 ngày hoặc E = 5640 giờ.

Với hệ thống sưởi tập trung, việc bật và tắt nguồn cung cấp chất làm mát diễn ra theo các tiêu chuẩn đã được thiết lập. Một trong những lợi thế của nhà riêng là khởi động chế độ sưởi ấm theo yêu cầu của cư dân.

Tổn thất nhiệt của ngôi nhà theo nhiệt độ trung bình trong giai đoạn này được tính tương tự như ở bước 2, chỉ có thông số dT = 24 – (– 6,7) = 30,7 °С. Sau khi thực hiện tính toán ta được Q = 4192 W.

Bước 4. Hãy tính khối lượng khí tiêu thụ.

Cho hiệu suất lò hơi K = 0,92. Khi đó thể tích khí tiêu thụ (với các chỉ số trung bình về nhiệt trị tối thiểu của hỗn hợp khí) trong thời gian lạnh sẽ là:

• đối với khí tự nhiên: V. = Q * E / (H_tôi * K) = 4192 * 5640 / (9300 * 0,92) = 2763 m³;
• đối với khí hóa lỏng: V. = Q * E / (H_tôi * K) = 4192 * 5640 / (12600 * 0,92) = 2040 kg.

Biết giá gas, bạn có thể tính toán chi phí tài chính cho việc sưởi ấm.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Giảm mức tiêu thụ gas bằng cách loại bỏ các lỗi liên quan đến cách nhiệt trong nhà. Ví dụ thực tế:

Tiêu thụ khí ở nhiệt điện đã biết:

Tất cả các tính toán về tổn thất nhiệt chỉ có thể được thực hiện độc lập khi biết được đặc tính tiết kiệm nhiệt của vật liệu làm ngôi nhà. Nếu tòa nhà đã cũ, thì trước hết cần kiểm tra xem nó có bị đóng băng và loại bỏ các vấn đề đã xác định hay không.

Sau đó, sử dụng các công thức được trình bày trong bài viết, bạn có thể tính toán mức tiêu thụ gas với độ chính xác cao.

Vui lòng để lại ý kiến ​​​​trong khối phản hồi bên dưới. Đăng ảnh liên quan đến chủ đề bài viết, đặt câu hỏi về các điểm ưa thích. Chia sẻ thông tin hữu ích có thể hữu ích cho khách truy cập vào trang web của chúng tôi.