Как рассчитать расход газа газового котла

Перед тем как построить дом, важно рассчитать затраты на его эксплуатацию. Ведь они могут оказаться неподъемными для семейного бюджета. Больше всего платить придется за отопление. Для подсчета суммы необходимо оценить расход газа котла. Это можно сделать несколькими способами.

Факторы влияния на расход газа

Объем потребления топлива зависит от следующих параметров:

1. Теплопотерь через ограждающие конструкции частного дома: наружные стены, пол и крышу. Эта величина определяет требуемую производительность системы отопления, а значит и количество газа, которое котел расходует за единицу времени.
2. Калорийности горючего. Зависит от его состава и качества. При наличии примесей азота или водяного пара расход возрастает.
3. КПД котла. Показывает, какая доля полученной тепловой энергии используется по назначению. Чем выше это параметр, тем меньше топлива будет потреблять котел при той же теплопроизводительности. У самых экономичных моделей этот показатель составляет 98-99%.
4. Номинальной мощности. Отопительный прибор существенно теряет в КПД, если работает с половинной нагрузкой. Например, величина теплопотерь составляет 10 кВт. Системе отопления требуется нагревать здание с той же интенсивностью. У котла с производительностью 10 кВт расход газа будет меньше, чем у аналога на 24 кВт.
5. Функциональности теплогенератора. Двухконтурный котел, обеспечивающий обогрев помещений и горячее водоснабжение, по понятным причинам окажется прожорливее аналога, работающего только на отопление дома.

На величину теплопотерь влияют такие характеристики как:

• площадь ограждающих конструкций, т.е. размеры дома;
• материалы, из которых те возведены, а точнее, их теплопроводность;
• наружная температура;
• уровень инсоляции (освещенность солнцем);
• продуваемость площадки строительства;
• производительность вентиляции: чем выше кратность воздухообмена, тем больше тепла уходит через вытяжку.

На величину КПД котла влияет:

1. Конструкция. У конвекционных отопителей данный параметр составляет 90-94%, у конденсационных – 98-99%.
2. Тип дымохода. Коаксиальные способствуют повышению экономичности эксплуатации. Ими оснащаются котлы с закрытой камерой сгорания (турбированные). Прирост показателя эффективности обусловлен нагревом дымовыми газами поступающего в топку воздуха.
3. Материал рекуператора. Котел с теплообменником из чугуна расходует больше газа, чем аналог с медной начинкой.
4. Тип горелки. Наддувная (используется в турбированных моделях) превосходит по эффективности атмосферную.

Кроме того, важную роль играет состояние горелки и теплообменника. При засорении первой грязью, а второго – сажей и накипью уровень потребления газа возрастает.

Способы расчета расхода топлива

В упрощенном варианте используется формула: Qтп = 100 × S, где

Qтп – теплопотери в самый холодный период года, Вт;

S – площадь дома, кв. м.

Выражение означает, что на каждый квадратный метр теплопотери составляют 100 Вт. Эта величина получена эмпирическим путем при анализе домов, соответствующих условиям:

• архитектура и размеры окон – стандартные;
• высота потолков – до 3 м;
• ограждающие конструкции утеплены, так что их термическое сопротивление соответствует установленным для данного региона значениям (СНиП «Строительная климатология»).

Если площадь дома равна, например, 150 кв. м, теплопотери в самый холодный период года составят: Qтп = 100 × 150 = 15000 Вт = 15 кВт.

Удельная энергоемкость природного газа (метана): Ег = 38 МДж/куб. м.

Часовой расход топлива определяют по формуле: Рч = (Qтп / Ег) × 3600.

Для приведенного примера: Рч = (15000 / 38 000 000) × 3600 = 1,42 куб. м.

Может показаться, что проще использовать паспортное значения потребления топлива котлом. Например, в документации отопителя Baxi Slim 1.150i 3E на 15 кВт указано, что при номинальной мощности он расходует газ в объеме 1,74 куб. м/ч. Но котел подбирают всегда с запасом в 15-20%, чтобы в самый холодный период он работал не на пределе возможностей. Так, при максимальных потерях в 15 кВт подойдет прибор на 17-18 кВт, например, Protherm Медведь 20 PLO.

Более сложный вариант предполагает точный расчет теплопотерь. Их определяют для каждой ограждающей конструкции по формуле: Qтп = (S × Δt × k) / R, где

S – площадь элемента, кв. м;

Δt – разность температур внутри и снаружи, С;

K – коэффициент рассеивания;

R – термическое сопротивление сооружений, кв. м × С/С.

Значение к для разных элементов:

• бревенчатый дом, стальная конструкция: 3,0-4,0;
• стена толщиной в один кирпич, деревянные окна без стеклопакетов, старая кровля: 2,0-2,9;
• двойная кладка, новая крыша, стеклопакеты, современные двери: 1,1-1,9;
• утепленная конструкция, окна с двойными стеклопакетами: 0,6-1,0.

Термическое сопротивление элемента: R = d / c.

Здесь d – толщина, м;

C – теплопроводность материала, Вт/м × С.

Термическое сопротивление многослойной конструкции, например, утепленной стены, определяют сложением R всех составляющих.

Значение для окна или двери указывается в паспорте изделия. Так, для двухкамерного стеклопакета R = 0,49 кв. м × С/Вт. К полученному значению Qтп добавляют 20% на работу вентиляции.

Как рассчитать расход газового котла на сжиженном газе

Действуют в той же последовательности. Только потребление топлива считают не в кубометрах или литрах, а в килограммах. В пропане и бутане (в баллонах поставляют смесь этих газов) содержится 46,8 МДж/кг тепловой энергии. Значит, при теплопотерях в 15 кВт часовой расход составит:

Рч = (15000 / 46 800 000) × 3600 = 1,15 кг.

Для агрегата с КПД = 90% фактическое потребление соответствует: Рчф = 1,15 / 0,9 = 1,28 кг/ч.

Большинство современных котлов легко переоборудуется под сжиженный газ путем замены горелки. Но киловатты обходятся намного дороже, чем при использовании магистрального аналога.

Можно ли снизить потребление топлива

Сократить расход газа помогут следующие меры:

• утепление здания;
• выбор экономичной модели котла;
• своевременное обслуживание его;
• замена традиционной системы отопления на «теплый пол»;
• использование паропроницаемых материалов для отделки и теплоизоляции стен;
• применение погодозависимой автоматики.

Наиболее экономичны конденсационные теплогенераторы. В некоторых источниках даже сообщается, что их КПД находится за пределами возможного – 110-120%. Никакого противоречия законам физики тут нет. Просто по советским нормам за 100% принимали не абсолютный запас тепловой энергии, а только ту ее часть, которую по имеющимся в те времена представлениям можно было усвоить при благоприятных условиях. Конденсационные котлы превзошли этот предел, потому их КПД и перевалил за сотню. Если же отталкиваться от абсолютной энергоемкости, то данный показатель составляет 98-99%.

Но с традиционной отопительной системой, рассчитанной на температурный градиент 90/80 (подача/обратка), такой котел работать не может. Его устанавливают для обслуживания «теплого пола».

Применение этого вида отопления, даже в сочетании с традиционным конвекционным котлом, само по себе способствует снижению потерь. Аргументы следующие:

1. Уменьшается разность температур Δt. Количество тепла, переданного объектом в атмосферу, как было показано выше, находится в прямой зависимости от этого параметра.
2. Нагретый воздушный поток не контактирует со стенами.

Среди конвекционных котлов наибольший КПД у турбированных, с закрытой топкой.

Объясняется это двумя особенностями:

• установлена экономичная наддувная горелка вместо атмосферной;
• применен коаксиальный дымоход, благодаря чему поступающий в камеру воздух предварительно нагревается дымовыми газами.

Под обслуживанием отопителя понимают:

• очистку сопел горелки от грязи;
• удаление накипи из теплообменника.

Засоры нарушают режим работы оборудования, газ окисляется не полностью.

Накипь, обладая свойствами теплоизолятора, препятствует усвоению энергии.

Высокая паропроницаемость стен способствует уменьшению влажности. Если же утеплить конструкцию изолирующим влагу пенопластом, а изнутри оклеить виниловыми обоями, то для поддержания комфортного микроклимата придется поднять производительность вентиляции. Следствием этого станет рост теплопотерь.

Рекомендуется возводить стены из газосиликатных блоков и разгородить их минеральной ватой с покрытием паропроницаемой штукатуркой либо обустройством навесного вентилируемого фасада.

Недостаток простой автоматики состоит в том, что она анализирует лишь температуру теплоносителя. С таким подходом в случае резкого потепления котел не успевает своевременно скорректировать производительность и какое-то время работает с излишней мощностью. Расход газа при этом неоправданно высок.

Он несколько снижается в случае применения выносного термостата, анализирующего температуру в помещении. А наиболее экономичны котлы с погодозависимой автоматикой. Установленный на улице сенсор подаст сигнал при потеплении и отопитель с опережением подстроится под новые условия.

Сколько в среднем используется газа в месяц, день и час

Расход за сутки определяется по формуле: Рсут = Рчф × 24.

В описанном выше примере потребление за день составит 1,58 × 24 = 37,92 куб. м.

Можно пойти другим путем. Правильно подобранный котел работает с номинальной производительностью 17-18 часов за сутки. Пусть при теплопотерях в 15 кВт решено установить отопитель Protherm Медведь 20 PLO на 17 кВт. Для него паспортный расход газа составляет 2 куб. м/ч. За сутки он потратит 34-36 куб. м топлива, что примерно соответствует полученному выше результату.

Расход за месяц составит: Рм = Рсут × 30 × 0,9, где 30 – число дней; 0,9 – понижающий коэффициент, учитывающий, что максимально низкая температура держится в среднем 1-2 недели.

В приведенном примере Рм = 37,92 × 30 × 0,9 = 1023,84 куб. м.

Расход за отопительный сезон продолжительностью 7 месяцев: Рсез = Рсут × 30,5 × 7 × 0,6. Последний коэффициент используется из тех соображений, что в среднем отопитель работает на 50-70% мощности, требуемой в самый холодный период года.

Для приведенного выше примера: Рсез = 37,92 × 30,5 × 7 × 0,6 = 4857,6 куб. м.

Вывод

Предварительный расчет потребления газа позволит сопоставить финансовые возможности и предстоящие затраты. При соблюдении методики отклонение от действительного значения не превышает 30%. Самый простой способ – задаться теплопотерями на уровне 100 Вт/кв. м и средним расходом газа для современных котлов в объеме 0,112 куб. м/ч на каждый киловатт мощности.

Зная, как рассчитать мощность газового котла, вы сможете выбрать подходящее устройство.