Общеизвестно, что для обогрева домов и дач с постоянным или длительным проживанием всё более широкое использование находят газгольдеры. Не подлежит оспариванию и то, что большую долю в бюджете при отоплении дома составляет стоимость топлива. В нашем случае это сжиженный газ.
Поэтому рачительный хозяин дома должен знать, как правильно вычислить расход газа из газгольдера на отопление, уметь спрогнозировать интервалы между заправками. Это актуально еще и потому, что доставка газа, как транспортная услуга, имеет свою довольно весомую цену.
Мы в доступной форме поможем вам самостоятельно рассчитать потребление сжиженного газа для обогрева жилища в системах газоснабжения с газгольдером. Эти знания актуальны при проектировании строительства нового дома и планировании реконструкции существующей системы теплоснабжения. Правильно проведенные расчеты позволят контролировать потребление газа и снижать затраты на него.
Факторы влияющие на расход газа
Газгольлдер имеет вид объемного резервуара, который заполняется сжиженным углеводородным газом (СУГ). Это смесь двух газов — пропана и бутана.
Автономные схемы отопления с отбором газа из газгольдера и газовым котлом в системе стали современной альтернативой обогреву домов от твердотопливных или дизельных котлов
Хранение газа именно в таких резервуарах, с дальнейшим его использованием для отопления дома, может быть обусловлено следующими факторами:
- отсутствие возможности врезки в магистральную газовую трубу или высокая стоимость такого подключения;
- постоянные и нерешаемые газовыми службами проблемы с давлением газа в центральном трубопроводе.
Для нормального функционирования большинства газовых котлов давление газа в трубопроводе должно составлять не менее 35 мбар. Эта норма часто не выдерживается в магистральных газопроводах и составляет всего лишь от 8 до 22 мбар.
Для определения объема сжиженного газа в резервуаре существуют механические уровнемеры или более современные дистанционные системы телеметрии. Такое оборудование может поставляться в комплекте с резервуаром или приобретается отдельно. Усредненный среднесуточный расход газа можно определить и по разности показаний газового счетчика, при его наличии.
Но, более точный ответ на вопрос, на сколько газа в газгольдере хватит для отопления жилья, каков его расход и как свести к минимуму затраты на него, помогут математические расчеты. И это несмотря на то, что объективно такая калькуляция будет носить усредненный характер.
Топливо в независимом газоснабжении от газгольдера расходуется не только на отопление. Хоть и в значительно меньших объёмах, но оно затрачивается и на нагрев воды, работу газовой плиты и другие бытовые нужды
Следует учитывать, что на расход газа оказывают влияние следующие факторы:
- климат региона и роза ветров;
- квадратура дома, количество и степень теплоизоляции окон и дверей;
- материал стен, кровли, фундамента и степень их утепления;
- количество жильцов и режим их пребывания (постоянно или периодически);
- технические характеристики котла, использование дополнительных газовых приборов и вспомогательного оборудования;
- количество радиаторов отопления, наличие теплого пола.
Эти и другие условия делают расчет расхода топлива из газгольдера величиной относительной, которая основывается на средне принимаемых показателях.
Расходы с электрокотлом
Теперь рассмотрим возможности электрокотла. В данном случае необходимо понимать, хватит ли Вам выделенного лимита мощности? Во-вторых, уже практически повсеместно осуществляется двухтарифный учет электроэнергии.
Давайте рассмотрим два варианта: однотарифный и двухтарифный.
Однотарифный вариант
Соответственно, стоимость 1кВт/ч тепла от электрического котла составляет 4,04 рубля. В данном случае экономии можно добиться, используя автоматику, чтобы не перетапливать помещение понапрасну.
Двухтарифный вариант
В двухтарифном варианте, совместно с электрическим котлом, устанавливается накопительная емкость соответствующего объема. В данном случае котел в основном работает в ночное время, на максимальной мощности, по ночному тарифу.
Он отапливает помещение, а избыток тепла идет в бак-накопитель. Затем в дневное время помещение отапливается за счет накопленного в ночное время по ночному тарифу тепла.
Иногда этого тепла не хватает и котел не отапливает дом, иногда этого тепла получается с избытком, поэтому принимаем во внимание, что отопление происходит только по ночному тарифу. Стоимость 1кВт/ч электричества в Московской области на 2022 год (по ночному тарифу) составляет 1,26 рублей
Стоимость 1кВт/ч электричества в Московской области на 2022 год (по ночному тарифу) составляет 1,26 рублей.
КПД электрического котла равен 1. В этом случае стоимость 1кВт/ч тепла от электрического котла равна 1,26 рублей.
То есть, стоимость будет составлять аналогичную цифру стоимости электричества по ночному тарифу и будет равна 1,26 рублей.
Расчет мощности газового котла
Основную долю в потреблении топлива составляет обогрев. Важным параметром любого дома или квартиры, влияющим на объем затрачиваемого на отопление газа, является показатель тепловых потерь. Задача отопления как раз и состоит в том, чтобы эти потери корректно компенсировать, создавая условия для комфортного проживания.
Для того чтобы рассчитать потребность в сжиженном газе необходимо определить величину теплопотерь дома или тепловую мощность, необходимую для полноценного обогрева. От этого показателя зависит номинальная мощность отопительной системы — газового котла
За эталон для расчетов примем дом, расположенный в местности со средним климатом, находящийся в удовлетворительном состоянии и утепленный в соответствии с технологией. Площадь дома 80 м2.
Определить средние значения теплопотерь и мощность котла можно по квадратуре площади.
Формула имеет вид:
Q = S × Рр /10, где
Q — расчетные тепловые потери (кВт);
S — площадь помещений, которые отапливаются (м2);
Рр — удельная мощность газового котла (кВт/м2) — мощность на каждые 10 м2.
Удельная мощность на обогрев площади 10 м2 уже примерно установлена, с учётом поправок для регионов с разным климатом. Для нашего эталонного дома, расположенного, например, в Подмосковье, Рр = 1,2 — 1,5 кВт.
С учетом площади дома 80 м2, оптимальная мощность отопительной системы будет иметь следующее значение:
Q = 80 × 1,2 / 10 = 9,6 кВт.
Несмотря на упрощенность, эта формула отражает наиболее точные результаты.
Часто для удобства в проведении расчетов за значение удельной мощности принимается единица. Исходя из этого, мощность отопительной системы берется из расчета 10 кВт на 100 м2 площади обогрева.
Так как в систему газоснабжения своего дома включено не только отопление, но и подогрев воды, другое оборудование, то мощность котла определяется добавлением к расчётным тепловым потерям 20-25% запаса
Вторым вариантом, но принимаемым с большей степенью погрешности, является расчет затрат тепловой энергии на теплопотери здания по кубатуре — объему обогреваемых помещений. В зависимости от климатического пояса на отопление одного кубометра помещения с высотой потолков до 3 м отводится 30 — 40 Вт.
Расчет расхода газа из газгольдера
Расчет потребления на отопление используемой в системе теплоснабжения дома смеси из газохранилища имеет свои особенности и отличается от расчета расхода магистрального природного газа.
Прогнозируемый объём расхода газа рассчитывается по формуле:
V = Q / (q × η), где
V — рассчитываемый объем СУГ, измеряемый в м³/ч;
Q — расчетные тепловые потери;
q — наименьшее удельное значение теплоты сгорания газа или его калорийность. Для пропан-бутана это значение составляет 46 МДж/кг или 12,8 кВт/кг;
η – КПД системы газоснабжения, выраженный в абсолютном значении к единице (КПД/100). В зависимости от характеристик газового котла, КПД может быть в пределах от 86% — для самых простых, до 96% — для высокотехнологичных конденсационных агрегатов. Соответственно, значение η может составлять от 0,86 до 0,96.
Предположим, что систему отопления планируется оснастить современным конденсационным котлом с КПД 96%.
Подставляя в исходную формулу принятые нами для расчёта значения, получаем следующий усреднённый объём расходуемого на отопление газа:
V = 9,6 / (12,8 × 0,96) = 9,6 /12,288 = 0,78 кг/ч.
Поскольку за заправочную единицу СУГ принято считать литр, необходимо выразить объём пропан-бутана в этой единице измерения. Для подсчёта количества литров в массе сжиженной углеводородной смести необходимо килограммы поделить на плотность.
В таблице приведены значения испытательной плотности сжиженного газа (в т/м3), при различных среднесуточных температурах воздуха и в соответствии с выраженным в процентах отношением пропана к бутану
Физика перехода СУГ из жидкого в парообразное (рабочее) состояние такова: пропан закипает при минус 40 °С и выше, бутан — от 3 °С со знаком минус. Соответственно, смесь 50/50 начнёт переходить в газообразную фазу при температуре от минус 20 °С.
Для средних широт и заглубленного в земле газгольдера таких пропорций достаточно. Но, для того чтобы обезопасить себя от лишних хлопот, оптимальным в зимних условиях будет использование смеси, как минимум, с 70% содержанием пропана — «зимний газ».
Принимая за расчетную плотность СУГ, равную 0,572 т/м3 — смесь пропан/бутан 70/30 при температуре — 20 °С), нетрудно посчитать расход газа в литрах: 0,78 / 0,572 = 1,36 л/ч.
Суточное потребление при таком отборе газа в доме составит: 1,36 × 24 ≈ 32,6 л, в течение месяца — 32,6 × 30 = 978 л. Поскольку полученное значение рассчитано для наиболее холодного периода, то с поправкой на погодные условия его можно поделить пополам: 978/2 = 489 л, в среднем за месяц.
Длительность сезона отопления исчисляется с момента, когда средняя в течение суток температура на улице не будет превышать +8 градусов Цельсия на протяжении 5 дней. Заканчивается этот период весной, при стабильном потеплении
В местности, которую мы взяли для примера (Подмосковье), такой период в среднем составляет 214 суток.
Расход газа на обогрев в течение года при подсчете составит: 32,6/2× 214 ≈ 3488 л.
Как перевести котел отопления на сжиженный газ
Основная разница между природным и сжиженным газом, заключается в том, что первый подается и сжигается при более высоком давлении. Автоматика обычного оборудования, настроена под показатели, равные 6-12 атм. При понижении показателей, срабатывает датчик давления, отключающий горелку.
Работа котла отопления на пропан-бутановой смеси, требует изменения конфигурации и параметров:
- Необходимо изменить скорость подачи газовоздушной смеси.
- Потребуется установить комплект жиклеров для сжиженного газа.
- Настроить автоматику под другие рабочие параметры.
Современные одноконтурные и двухконтурные отопительные котлы, предназначены для работы на сжиженном и магистральном газе. Переоборудование требует замены форсунок и переключения котла в другой режим.
Технические условия, для использования сжиженного газа в индивидуальных котлах, не предназначенных для данного типа топлива, существенно отличаются. Помимо замены жиклеров, потребуется сложная перенастройка автоматики и регулирующей арматуры.
Правильно отрегулировать подачу газа в котел при переходе на сжиженный газ, установить минимальный предел давления и выполнить другие работы самостоятельно, без наличия специальных навыков, сложно. Согласно действующим нормам, все работы должны выполнять, исключительно лицензированные специалисты.
В технической документации отопительного оборудования, указывается минимальное давление, при котором горелка продолжает работать. Чем ниже данный показатель, тем больше пропан-бутановой смеси, будет возможно использовать из заправленной топливной емкости. Обычно, в емкости остается от 15-30% от общего объема.
Форсунки для котла под сжиженный газ
В разделе, как перевести котел отопления на расход газового котла на сжиженном газе, было упомянуто о необходимости замены жиклеров или форсунок. Переоборудование требуется по нескольким причинам:
- Отличие форсунок для сжиженного и магистрального газа заключается в разных диаметрах выпускного отверстия. Как правило, жиклеры для пропан-бутановой смеси уже.
- После установки комплекта форсунок для перевода котла отопления с природного газа на сжиженный газ, несколько увеличивается давление в системе.
- Уменьшенный диаметр жиклера, приводит к снижению скорости подачи газовоздушной пропан-бутановой смеси. Для нормальной работы 10 кВт агрегата требуется, чтобы напор составлял не более 0,86 кг/час.
Форсунки или жиклеры продают комплектами. Некоторые производители, в базовой комплектации прилагают всю необходимую для переоборудования арматуру. В других случаях, комплект придется приобретать отдельно.
Какой расход сжиженного газа у котла
Объем потребления сжиженного газа в газовых котлах отопления, указан в технической документации, предоставляемой производителем. У всех моделей он разный и зависит от нескольких факторов:
- Производительность.
- Тип горелочного устройства.
- Настройка оборудования.
На технические характеристики потребления сжиженного газа, также влияет то, насколько выбранная модель приспособлена для данного типа топлива. В среднем, для 10-15 кВт агрегата, потребуется 2 в неделю и в месяц, 9 баллонов.
Каким газом выгоднее топить – природным или сжиженным
Сравнительный расход природного и сжиженного газа, при эксплуатации отопительного котла, показывает, что выгоднее отапливать дом при подключении котельного оборудования к магистрали. Отапливать пропан-бутановой смесью, стоит исключительно в следующих случаях:
- Изменения в конструкции и перенастройка котла при использовании сжиженного газа, носят временный характер. От начала регистрации и заказа проекта для установки отопительного оборудования, подключенного к магистральному газопроводу, может пройти около полугода.В течение этого периода, отапливать помещение электрическим или твердотопливным отопительным оборудованием, специально купленным для этой цели, экономически нецелесообразно. Стоимость перевода обычного котла на сжиженный газ, колеблется от 500-1000 руб.
- Подключение газгольдера – в данном случае, стоимость использования смеси выгодней, чем отопление дровами, электричеством или соляркой. Единственным условием является то, что настраивать давление сжиженного газа, регулировать работу автоматики, доложен квалифицированный специалист. Неправильные настройки приводят к увеличению расхода, приблизительно на 15%.
Экономическая составляющая, безопасность эксплуатации, возможность обратного перехода на природный газ – все эти факторы, делают целесообразным использование котлов, работающих на сжиженном газе.
Выбор оптимального по расходу газгольдера
Газгольдер — дорогостоящее оборудование, которое приобретается и устанавливается не на один год. От правильного его выбора, во многом зависит не только эффективность работы домовой системы отопления. От типа и вида хранилища для сжиженного газа могут косвенно зависеть затраты на отопление.
Сравнение наземных и подземных газгольдеров
Наземный газгольдер является более дешевым вариантом автономной газификации. Такие резервуары, как правило, меньше по объему и при их установке не требуется выполнение дорогостоящих земляных работ.
Но, при использовании наземных газовых резервуаров для нужд отопления зимой необходимо учитывать то, что испарение пропан-бутановой смеси в этот период будет снижено и возможны проблемы с давлением газа.
Для более эффективной и производительной работы наземного газгольдера, как минимум, потребуется оснастить его испарительной установкой и утеплить стенки резервуара
Снизить температурный порог перехода СУГ в газообразную фазу топлива можно, конечно, за счет большего содержания в смеси пропана. Но это повлечет дополнительные расходы, так как такой газ дороже бутана.
Подземные газгольдеры являются наиболее популярными хранилищами для СУГ.
Такой заглубленный резервуар в условиях среднего климата не нуждается в дополнительном оборудовании для его подогрева и теплоизоляции
Глубина погружения емкости должна быть такой, чтобы слой грунта над ней был не менее 0,6 м. Это обезопасит хранилище от промерзания и механических повреждений.
Вертикальный или горизонтальный газгольдер
Заглубленные газгольдеры по форме бывают двух типов:
- Вертикальные.
- Горизонтальные.
Эти емкости отличаются друг от друга не только исполнением, но и функционально — площадью поверхности сжиженной смеси, называемой «зеркалом испарения».
Горизонтальные газгольдеры, имеют большее «зеркало». За счет этого парообразование происходит интенсивней, с давлением, достаточным для корректной работы отопительной системы
Вертикальные хранилища чаще используются в автономных газовых системах небольших по площади домов или дач, если не требуется их полноценного отопления зимой.
Для эффективной и стабильной работы вертикальных газгольдеров в зимнее время необходимо утепление резервуара или применение специальных подогревателей, что увеличивает общие затраты на газоснабжение дома
Особенности мобильного газгольдера-прицепа
Решить проблему отопления и создания комфортных бытовых условий зимой на дачах с временным проживанием, строящихся объектах, там, где оборудование газового хранилища нецелесообразно или технически не возможно, позволяет мобильный газгольдер.
Это оборудованный на прицепе резервуар, емкостью 500-600 л. На сколько времени хватит такого газгольдера вместимостью 600 литров можно спрогнозировать, приняв усреднено используемый норматив — 30-40 л сжиженного газа на 1 квадратный метр помещения.
Примерный подсчет показывает, что утепленный дом 100 м2, может автономно отапливаться передвижным газгольдером в течение месяца, с поддержанием комфортной для проживания температуры
Следует понимать, что эксплуатация мобильного газгольдера, как резервуара наземного типа, в зимний период или в северных районах потребует утепления и принудительного обогрева бака. По этой причине прицепной газгольдер не совсем приемлемый вариант отопления.
Как подобрать газгольдер по объему
Из типовых подземных газгольдеров оптимально применимы для загородных домов и коттеджей резервуары с объемами на 2700 л и 4850 л.
При выборе типоразмера газового хранилища необходимо учитывать следующие факторы:
- При постоянном проживании в доме с автономным отоплением заправлять резервуар желательно дважды в год. Это обусловлено разной концентрацией бутана и пропана в смесях, предназначенных для использования летом и в зимний период.
- Резервуар должен заполняться сжиженной фазой на 85%. Оставшийся свободный объем в хранилище — это паровая подушка для углеводорода в фазе испарения.
Поэтому, ведя подсчет, на сколько может хватить газа в газгольдере емкостью на 2700 л или в газохранилище других размеров, необходимо учитывать, что паспортный общий объем газгольдера и его заправочный объем — это не одно и то же.
В таблице отражены заправочные емкости типовых газгольдеров Евростандарта-2, в соотношении с оптимальной площадью обогреваемых площадей и мощностью котлов
Произведенный нами расчет средних значений отбора сжиженного газа из газгольдера и общепринятые нормы позволяют определить периодичность заправки газгольдеров. При среднем годовом расходе 30 л газа на 1 м2 отапливаемой площади, заправки сжиженного газа объёмом 2295 л в резервуаре на 2700 л для дома 100 м2 будет достаточно на протяжении 9 месяцев.
По такой же методике, но для дома 150 м2, считаем, на сколько хватит СУГ в системе отопления от газгольдера на 4850 л. В течение года расходуется 4500 л, поэтому заправочного объема 4122 л хватит на отопление дома в течение 10 месяцев.
Из подсчетов видно, что заправку придется производить два раза в год. И это экономически оправдано за счёт использования «летнего» и «зимнего» СУГ.
Стоит ли морочить себе голову расчетами?
Действительно, казалось бы, зачем оно нужно – ведь в паспортных данных котла обычно указывается примерный расход газа. Умножай его на количество часов работы – и вот тебе готовый результат!
Ну что ж, попробуйте, перемножьте… Почти наверняка у вас получится столь большой показатель расхода, что станет страшно! А почему? Да потому что паспортная мощность котла и реальное значение необходимой тепловой энергии для обеспечения полноценного отопления – это далеко не одно и то же!
Да и какое значение умножать? В паспорте может показываться диапазон, то есть две границы – минимальный и максимальный расход. И разница между ними бывает очень существенная.
Таблица с паспортными данными линейки газовый котлов «Navien Prime». Конкретики ни по площади отапливаемых помещений, ни по расходу газа нет (да и быть не может). Так что же принимать в расчет?
Дело в том, что паспортная мощность котла – это его максимальные возможности. И вполне естественно, что когда выбирается оборудование, всегда закладывается определенный резерв. Например, проведением расчётов было получено, что для отопления дома необходимо 8,6 кВт тепловой энергии. Оптимальным решением станет приобретение котла с верхней границей мощности в 10÷12 кВт. Налицо вполне солидный запас мощности, но одновременно с этим — этот резерв не выглядит чрезмерным, приводящим к неоправданному возрастанию стоимости оборудования.
Далеко не факт, что этот резерв когда-либо будет востребован. Но бывает всякое – например, аномально холодная для конкретного региона зима .
То есть при выборе котла важно найти такую модель, которая стала бы «золотой серединкой», полностью обеспечивающий потребности в тепловой энергии для самых неблагоприятных условий и с адекватным запасом мощности.
Но какой же расход газа будет при нормальной работе котла, а не на пределе его возможностей?
Правильнее будет при расчетах исходить от реально необходимой тепловой мощности системы отопления и от энергетического потенциала используемого топлива. Именно такой алгоритм и предлагается в настоящей публикации.
Ну а знание прогнозируемого расхода имеет вполне прикладное применение. Например, закладывается расходная статья семейного бюджета на предстоящий отопительный период. А при пользовании не сетевым, а привозным сжиженным газом – это еще и планирование регулярности и объемов пополнения запасов «голубого топлива».
Информация о нормальном расходе газа нередко помогает выявить появившиеся проблемы, наметить пути по максимальной экономии ресурсов.
Кроме того, информация о нормах расхода способна действовать и в своеобразном психологическом плане. Скажем, она может стимулировать хозяев дома к анализу потребления и изысканию возможностей максимальной экономии ресурсов.
Возможно, вас заинтересует информация о том, какие бывают электрические котлы для отопления частного дома
Советы по экономии газа
Уменьшить расход газа из газгольдера можно выполнением следующих энергосберегающих мероприятий:
- утепление стен, кровли, чердака, перекрытия подвального помещения;
- замена старых оконных блоков на современные стеклопакеты с непромерзающим профилем;
- оптимальная настройка параметров котла;
- установка на отопление энергоэффективного газового котла конденсационного типа;
- использование коллекторной системы отопления, имеющей более высокий КПД и возможность регулировать подачу теплоносителя на каждом отопительном приборе;
- оснащение батарей отопления терморегуляторами.
Хороший эффект по экономии газа достигается за счёт установки контроллеров, автоматизирующих процесс управления подачей тепла.
Контроллер, в зависимости от заданных настроек в автоматическом режиме управляет автономным обогревом, что позволяет значительно минимизировать расход СУГ из газгольдера и уменьшать до 25 % затраты на отопление
Более того, современные контроллеры — это, как правило, умные приборы, при помощи которых можно удаленно управлять котлом с мобильного телефона.
Недорогой альтернативой таким устройствам с дистанционным управлением являются программируемые или суточные термостаты, которые также позволяют экономно расходовать энергию.
Современным решением экономии газа из автономного хранилища является система «умный дом».
Наряду с большим набором полезных функций, облегчающих быт, применение технологии «умный дом» позволяет осуществлять автоматический климат-контроль
Функцию управления климатом в доме можно установить отдельно или интегрировать в общий набор «полезностей».
Такие технологии дают возможность экономно расходовать газ на отопление в течение суток в отдельных помещениях. Можно настроить систему на работу в режиме протапливания при отсутствии жильцов и дистанционно, перед приездом домой, включить полноценное отопление.
Главная проблема внедрения системы климат-контроля «умного дома» — это относительно высокая цена вопроса и необходимость проектирования до выполнения работ по монтажу системы отопления.
