Как рассчитать сколько газа потребляет газовый котел

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.

Сколько энергии потребляет система обогрева дома

К тепловым потерям относятся условия, факторы, понижающие температуру в доме. Все учесть невозможно, выделим некоторые:

• географическая точка;
• обогреваемая площадь;
• если отапливается квартира – где она располагается;
• материал наружных стен;
• вентиляция;
• расход тепла на дополнительные нужды.

Первый пункт относится к климатической зоне, чем севернее, тем больше потери. Расположение дома на местности. Например, дом, расположенный отдельно, на возвышенности, подвержен большему влиянию ветровых нагрузок, чем защищенный другими зданиями, в низине.

Второй пункт правильнее назвать обогреваемый объем, повышение потолка увеличивает площадь наружных стен, вносящих потери. Исключение — подвальное помещение такого же объема теряет значительно меньше тепла, чем верхнее помещение.

Квартира в центре дома имеет потери только через одну внешнюю стену, верхняя угловая — две уличные стены плюс потолок, соединенный с чердаком, крышей. Южные помещения получают дополнительный обогрев от солнца, чего нельзя сказать про северное расположение.

Теплоизоляция стен — самый важный момент в сбережении тепла. Больше всего соприкасаются с наружным воздухом, даже незначительное снижение теплопотерь может дать результаты. При строительстве, проектировании, стоит подумать о строительном материале. Если здание построено – необходимо оценить теплопроводность стен, утеплить. Траты окупятся за счет снижения потребления газа.

Схема потерь тепла

Вентиляция — слабое место. Правильно отрегулированная, исправная будет давать необходимый кислород, экономить выработанное тепло. Некоторые в качестве вентиляции используют оконные, дверные щели, однако, подход не оправдан здравым смыслом. Щели могут появляться в стене, не прошедшего ремонта дома.

К последнему пункту списка относятся газовые плиты, горячее водоснабжение ГВС. Нагревание происходит косвенным путем, через дополнительный теплообменник. Чем больше расход ГВС, тем больше будет расходоваться газ.

После определения теплопотерь можно рассчитать энергию для восполнения. Существуют формулы, таблицы, но в них трудно разобраться. Можно воспользоваться упрощенной схемой, отображенной в таблице:

Показаны потери для наружных стен, окон, необходимо выбрать строку, измерить площадь помещения. Например, имеем стену с одним окном, потери составят 100 Вт/м2. Длина комнаты 4 м, ширина 2,75 м, произведение — 11 м2. Умножаем на 100 Вт/м2, получаем 1100 Вт или 1,1 кВт. Проводятся вычисления во всех комнатах, результат суммируется.

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.

Последний шаг – определение фактического расхода с учетом КПД котла. Пусть выбрана модель, для которой этот показатель составляет 90%. Тогда часовой расход: Рчф = Рч / 0,9 = 1,42 / 0,9 = 1,58 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.

Почему важно правильно определить мощность котла?

Грамотный подбор мощности позволяет не просто сэкономить на газе, но и увеличить КПД агрегата. Если тепловая отдача превышает реальные потребности в тепле, котел будет работать неэффективно, а его детали станут поддаваться износу.

При покупке маломощного устройства хозяину придется столкнуться с часто выключающейся горелкой, которая станет быстро подогревать малые объемы воды. Как результат, в отопительной системе начнет скапливаться конденсат. Он приведет к образованию кислот, которые «проедят» внутреннюю поверхность дымохода, а затем возьмутся и за элементы отопительного прибора.

Часто домовладельцы, которые не знают, как рассчитать газовый котел, покупают оборудование с автоматическими системами, выполняющими самостоятельную регулировку расхода топлива.

На первый взгляд, это удобно, но если агрегат работает на пределе производительности, можно столкнуться со следующими проблемами:

• сбой в работе автоматики;
• снижение эффективности горелки;
• уменьшение срока эксплуатации отопительного прибора;
• выход из строя отдельных узлов и деталей.

Чтобы избежать неприятностей, нужно покупать аппарат должной производительности, которая подходит для конкретного помещения. При необходимости вы можете обратиться к сотрудникам «Мособлгаз», которые вычислят требуемые параметры оборудования и помогут подобрать модель с учетом площади дома.

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.

Какой объем газа нужно сжечь для генерации 1 кВт

Зависит от теплотворной способности топлива, чем больше показатель, тем меньше необходимо топлива. Теплота обычно измеряется в Дж/кг, Дж/м2, Дж/л. Задача — определить теплотворную способность, привести к необходимой величине. Для отопления используют:

• метан;
• пропан;
• бутан;
• пропан-бутан.

Пропан, бутан, их смесь имеют разную очистку, калорийность различается. Объем, вес газа очень непостоянны. Температура, давление сильно влияют на показатели. Это объясняется большим коэффициентом расширения, по сравнению с водой, в 16 раз больше. Чтобы сравнивать показатели, исследуемое вещество должно находиться в одинаковых условиях (температура, давление, чистота продукта).

Калорийность топлива

Другой показатель, влияющий на количество получаемого тепла – КПД котла. В зависимости от конструкции определяется средняя производительность:

• газовый конвектор 86%;
• котел открытого типа 88%;
• топочная камера закрытого типа 92%;
• конденсационный газовый котел 96%.

Приведенные показатели усреднены, на производительность влияет много факторов, например, материал теплообменника. Может быть:

• стальной;
• чугунный;
• алюминиевый;
• медный.

КПД может ухудшаться, пластины теплообменника обгорают, забиваются сажей.

Газовый теплообменник

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.

Популярные модели

Пользующиеся повышенным спросом образцы газовых котлов представлены одноконтурными моделями в настенном и напольном исполнении. К их плюсам относят компактность и простоту обслуживания, к недостаткам – ограниченные функциональные возможности.

Настенные модели

Монтируемые на стене изделия представлены образцом Viessmann Vitopend 100-W A1HB003, в линейку которого входят три модели с заявленными мощностями 24, 30 и 34 кВт. Они изготавливаются на единой модульной платформе, что заметно упрощает их установку по месту эксплуатации и гарантийное обслуживание. К достоинствам этих изделий относят:

• малый расход газа, не превышающий 3,5 м3/час;
• автоматическая перестройка мощности в зависимости от температуры окружающей среды;
• высокий КПД, достигающий 93%;
• наличие в комплекте коаксиального дымохода, оснащенного защитой от обмерзания;
• универсальность (изделия могут работать на сжиженном газу).

Относительным недостатком этих моделей считается отсутствие выносного пульта управления.

Напольные агрегаты

Этот агрегат прекрасно справляется с нестабильностью рабочего напряжения в электросети и невысоким уровнем давлении газа в системе. Благодаря стальному теплообменнику из листовых заготовок толщиной 3 мм GAZ 2500 способен прослужить без поломок в течение почти 20-ти лет. В представленную производителем из Германии серию вошли четыре модели с тепловой мощностью от 22 до 42 кВт.

Несмотря на то что собираются эти изделия в пределах России, назвать их дешевыми никак нельзя. Зато в них предусмотрена встроенная автоматика, а также возможность подключения бойлера косвенного нагрева. К достоинствам этих моделей относят:

• наличие надежного стального теплообменника повышенной емкости;
• возможность регулировки мощности в диапазоне от 60 до 100%;
• допустимость выставления режимов работы, выбираемых с помощью встроенной автоматики;
• наличие пульта управления;
• возможность переориентации на баллонный газ.

К числу недостатков немецких напольных агрегатов следует отнести их высокую стоимость.

Недорогие агрегаты

К сравнительно недорогим моделям одноконтурных газовых котлов относятся изделия под фирменным наименованием Protherm Медведь 40 KLOM, рассчитанные на мощность не менее 35 кВт. Агрегаты с такими показателями оптимально подходят экономным домовладельцам, нуждающимся в обогреве теплым воздухом жилых площадей не более 250 м2. Функционал этого образца не слишком велик, но все необходимое для его безопасной эксплуатации присутствует опционально.

Производитель отказался от встроенной электроники, что превратило модель в полностью энергонезависимое устройство. Для запуска оборудования в эксплуатацию достаточно подключить к нему газовую подачу. С учетом низкой стоимости этого образца серьезных недостатков в его работе не обнаружено.

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.

Выводы и полезное видео по теме

Видео-инструкция: как рассчитать теплопотери дома и мощность котла с использованием программы Valtec.

Грамотный расчет теплопотерь и мощности газового котла по формулам или программными методам позволяет определить с высокой точностью необходимые параметры оборудования, что дает возможность исключить необоснованные расходы на топливо.

Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенной ниже блок-форме. Расскажите о том, как рассчитывали потери тепла перед покупкой отопительного оборудования для собственной дачи или загородного дома. Задавайте вопросы, делитесь информацией и фотоснимками по теме.

Вычисление тепловой нагрузки по объему комнат

Когда расстояние между полами и потолком достигает 3 м и более, предыдущий вариант расчета использовать нельзя – результат выйдет некорректным. В подобных случаях отопительную нагрузку принято считать по удельным укрупненным показателям расхода теплоты на 1 м³ объема помещения.

Формула и алгоритм вычислений остаются прежними, только параметр площади S меняется на объем – V:

Соответственно, принимается другой показатель удельного расхода q, отнесенный к кубатуре каждого помещения:

• комната внутри здания либо с одной внешней стеной и окном – 35 Вт/м³;
• помещение угловое с одним окном – 40 Вт/м³;
• то же, с двумя световыми проемами – 45 Вт/м³.

Теперь для примера определим нагрузку на отопление нашего коттеджа, взяв высоту потолков равной 3 м:

Q = (47.25 х 45 + 63 х 40 + 15 х 35 + 21 х 35 + 18 х 35 + 47.25 х 45 + 63 х 40) х 1 = 11182 Вт ≈ 11.2 кВт.

Заметно, что требуемая тепловая мощность системы отопления выросла на 200 Вт по сравнению с предыдущим расчетом. Если же принять высоту комнат 2.7—2.8 м и сосчитать затраты энергии через кубатуру, то цифры получатся примерно одинаковые. То есть, способ вполне применим для укрупненного подсчета теплопотерь в помещениях любой высоты.