В кого який розхід газу?

ТРЕНИНГ. ТЕПЛЫЙ ДОМ - ЧАСТЬ ВТОРАЯ.
Приступаем к самому тепловому расчету.
Расчет тепловых потерь через стены дома.
Конструкция стены многослойная.
Снаружи дом обложен силикатным кирпичом. Толщина этого слоя 9 см, кирпич ложился боковой частью.
Затем воздушный зазор 1 см.
Внутренний слой представляет из себя дерево-глиняную конструкцию толщиной 20 см.
Расчет ведем по формулам для многослойной стенки, т.е. рассчитываем сопротивление каждого слоя
и затем суммируем их.
Сопротивление первого слоя из силикатного кирпича.
R1=D1/K1=0.09/0.8=0.11
где D1=0.09 м - толщина стенки.
К1=0.8 - коєффициент теплопроводности кирпича.

Сопротивление воздушного зазора.
R2=D2/K2=0.01/0.05=0.2
где D2=0.01 м - воздушый зазор.
К2=0.05 - коєффициент теплопроводности зазора (берем как у пенопласта).

Сопротивление дерево-глиняного участка стены.
R3=D3/K3=0.02/0.04=0.5
где D3=0.2 м - толщина слоя.
К3=0.5 - приведенный коэффициент теплопроводности слоя.

Суммарное сопротивление 1 м2 многослойной стены равно.
RS=R1+R2+R3=0.11+0.2+0.5=0.81

Суммарная поверхность теплообмена всех 4-х стен дома составляет.
FS=4*9*2.7-11=86.2 м2
где 4 - количество стен.
9 м - длина стены.
2.7 м - высота стены.
11 м2 - суммарная поверхность окон.

Суммарный тепловой поток через стены равен.
QST=FS*25/RS=86.2*25/0.81= 2660 ватт.

КОНЕЦ ВТОРОЙ ЧАСТИ. ДАЛЬШЕ СМОТРИТЕ ТРЕТЬЮ ЧАСТЬ.

 

ТРЕНИНГ. ТЕПЛЫЙ ДОМ - ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ.
Суммарный тепловой поток через окна.
Удельное сопротивление окна из двух рам принимаем равным ROK=0.37 (из других источников).
И тогда суммарный тепловой поток через все окна составит
QOK=11*25/ROK= 11*25/0/37=743 вт

Расчет теплового потока через потолок.
В этом случае довольно сложный расчет сопротивления системы - потолок из досок и глины,
воздух чердака и сама крыша. Поэтому привожу только удельное приведенное сопротивление
одного м2 системы.
Расчетный тепловой поток через потолок будет равен.
QP= 81*25/RP=81*25/0.6=3375 вт
где 81 м2=9*9 - расчетная площадь потолка.
RP= 0.6 - приведенное удельное сопротивление.

Тепловые потери при вентилировании дома. Кратность обмена принята равной 3 без рекуперации.
Масса воздуха в доме.
М=81*2.7*1.3=284 кг
Количество энергии затрачиваемое на подогрев этой 3-хкратной массы воздуха равно
284*3*25*СР=284*3*25*1=21300 кдж
Здесь СР=1 - теплоемкость воздуха.
А эквивалентный тепловой поток в ваттах составит
QW=21300*1000/86400=247 вт
Здесь 86400 - количество секунд в сутках.
---------------------------------------------------------------------
ЭТО БЫЛ ПОВЕРОЧНЫЙ ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДОМА.
Основные результаты поверочного теплового расчета сводим в Таблицу 1.
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Таблица 1 ................. До утепления
-------------------------------------------------------------------
...............Тепловой поток ВТ........... Проценты
-------------------------------------------------------------------
СТЕНЫ ................2660 .............................38
ОКНА .....................743..............................11
ПОТОЛОК............3375.............................47
ВЕНТИЛЯЦИЯ......247...............................4
-------------------------------------------------------------------
СУММА ................7025...........................100
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++


Таблица 2 ..............Теплоизоляция 100 мм
-------------------------------------------------------------------
...............Тепловой поток ВТ............ Проценты
-------------------------------------------------------------------
СТЕНЫ.....................767............................32
ОКНА.........................611............................25
ПОТОЛОК................779 ...........................33
ВЕНТИЛЯЦИЯ........247............................10
-------------------------------------------------------------------
СУММА..................2404..........................100
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++


Таблица 3............. Теплоизоляция 200 мм
-------------------------------------------------------------------
...............Тепловой поток ВТ...........Проценты
-------------------------------------------------------------------
СТЕНЫ .....................448.........................26
ОКНА .........................611.........................35
ПОТОЛОК................440.........................25
ВЕНТИЛЯЦИЯ.........247........................ 14
-------------------------------------------------------------------
СУММА....................1776.......................100
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

КОНЕЦ ТРЕТЬЕЙ ЧАСТИ. ДАЛЬШЕ СМОТРИТЕ ЧЕТВЕРТУЮ ЧАСТЬ.

 

ТРЕНИНГ. ТЕПЛЫЙ ДОМ - ЧАСТЬ ЧЕТВЕРТАЯ.
Таблица 1 - это перечень основных расчетных тепловых потерь до утепления дома. Тепловые потери
через стены и потолок составляли 85%. Вывод очевидный - необходимо было максимально снижать тепловые потери путем утепления. Другие варианты просто не просматривались. Оптимальным был
вариант теплоизолирования стен и потолка пенопластом толщиной 200 мм и только снаружи (толщина
200 мм минимум по западным стандартам). Так как в продаже тогда (конец 2010 года) были пластмассовые гвозди и другие элементы крепления и монтажа только для пенопласта толщиной 100 мм,то пришлось остановиться на варианте 100 мм. Перерасчет тепловых потерь сделаем для вариантов 100 и 200 мм. Это предоставит нам более широкие возможности для анализа и поиска более эффективных и дешевых вариантов экономии энергоносителей. Результаты расчетных значений тепловых потерь для толщин теплоизоляции 100 и 200 мм приведены в Таблице 2 и Таблице 3 соответственно. В этих же вариантах учтено снижение тепловых потерь через окна с 743 до 611 вт за счет их утепления пленкой.
Переведем теплопотери для удобства дальнейшего обсуждения в киловатты. Дальше будем анализировать 2 варианта утепления дома и сравнивать с 1-м вариантом без утепления и другими с подобными характеристиками.
------------------------------------------------------------------------------------------
7.0 квт - суммарные тепловые потери зимой в первом варианте без утепления.
2.4 квт - суммарные тепловые потери зимой во втором варианте с утеплением 100 мм пенопластом.
1.8 квт - суммарные тепловые потери зимой в третьем варианте с утеплением 200 мм пенопластом.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
По этим данным рассчитаем теперь необходимое количество природного газа на весь отопительный
сезон с учетом следующих параметров.
- За три зимних месяца потребляется 60% газа.
- КПД газовых котлов 92%.
- 10 киловатт-часов эквивалентны 1 м3 природного газа по теплотворной способности.
Расчет производим по формуле
V=7*90*24/(10*0.6*0.92)=2739 м3 природного газа для первого варианта.
где
7 -киловатты.
90 - количество дней зимой.
24 - количество часов в сутках.
10 - количество киловатт-часов в 1 м3 газа.
0.6- 60% упомянутых выше.
0.92- 92% кпд котла.
--------------------------------------------------------------
7.0 квт - 2739 м3 газа первый вариант без утепления.
2.4 квт - 939 м3 газа второй вариант 100 мм теплоизоляции.
1.8 квт - 704 м3 газа третий вариант 200 мм теплоизоляции.
--------------------------------------------------------------------------
По этому объему ирформации уже есть, что обсуждать.
КОНЕЦ ЧЕТВЕРТОЙ ЧАСТИ. ДАЛЬШЕ СМОТРИТЕ ПЯТУЮ ЧАСТЬ.

 

ТРЕНИНГ. ТЕПЛЫЙ ДОМ - ЧАСТЬ ПЯТАЯ.
По результатам теплового расчета мы имеем суммарные тепловые потери и раскладку по составляющим.
Хорошо если расчет не сильно расходится с реальным по счетчику. Наиболее ценные данные - это раскладка по отдельным элементам дома и по ним уже можно строить более реальные планы для снижения тепловых потерь с оценкой их эффективности и стоимости работ.
Имея данные по годовому потреблению газа и температуре в доме можно вычислить расход газа на
ОДИН МЕТР КВАДРАТНЫЙ отапливаемой площади. Это почти универсальный критерий по которому
можно сравнивать дома с разной площадью. Сортируются дома по эффективности в таком порядке.
--------------------------------------------------------------------
40 м3 и более - плохой дом, большие тепловые потери.
30 - 40 - удовлетворительный.
20 - 30 - хороший.
10 - 20 - отличный.
10 и меньше - супер дом.
--------------------------------
Естественно, что оценивать эффективность только по расходу газа нельзя, если одновременно используются и другие энергоносители (например дрова, эл.энергия и другие). Тогда необходимо сделать перерасчет на газ и сравнивать уже по суммарному расходу газа.
-----------------------------------------------------------------------------
Небольшое отступление.
В тепловом расчете КПД газового котла во всех трех вариантах и для исключения путаницы был
принят равным 0.92. У меня же эксплуатируется котел АОГВ-80 с КПД = 0.8. Поэтому потребление
газа в первом варианте до утепления у меня реально было выше. Не 2739 м3, а с поправкой
на КПД = 0.8 3150 м3. В дальнейшем при комплексном анализе системы отопления об этом придется
упоминать, это не будет ошибкой.
Пора приступать к анализу полученных расчетных и практических результатов и выбору наиболее
приемлемых вариантов. Делать это будем следующим образом.
Выбираем какой нибудь один параметр, например тепловые потери через стены, а остальные
фиксируем. Переменной величиной будет толщина теплизоляции. Смотрим как меняется
суммарный тепловой поток и выбираем оптимальное значение. Затем берем следующий параметр
и таким же образом определяем его оптимальное значение. Это итерационный метод. Он позволяет
вычислять оптимальные значения одного или всех параметров и соответственно всей
системы в целом.
В связи с тем, что дальше будем рассматривать и решать уже конкретные задачи сделаем
небольшой перерыв. Прошу заинтересованных участников включаться в дискуссию.
Задавайте вопросы по этой теме. Что непонятно. Лучше сейчас разобраться в непонятных
местах, чтобы легче было двигаться потом дальше.
КОНЕЦ ПЯТОЙ ЧАСТИ. ДАЛЬШЕ СМОТРИТЕ ШЕСТУЮ ЧАСТЬ.

 

Вы не сказали какая температура в доме должна поддерживаться.
Поэтому подразумеваем 20 с.
По отапливаемой площади и коэффициенту (25м3 - хороший.) рассчитываем суммарное годовое
потребление газа на отопление дома.
25*180=4500 м3 - суммарное годовое потребление.
Сразу же поправка -(25м3 - хороший.) не в добу, а 25м3 на 1м2 отапливаемой площади за год.
Дальше. За 3 зимних месяца поребляется 60% всего газа.
4500*0.6=2700 м3 - за 3 зимних месяца.
2700/3=900 м3 - за один месяц.
900/30=30 м3 - за один день.

 

30 м3 газа за одни сутки зимой соответствуют 3о*10=300 киловатт-часов тепловой энергии.

 

ТРЕНИНГ. ТЕПЛЫЙ ДОМ - ЧАСТЬ ШЕСТАЯ.
Результаты экспериментов по экономии газа и замене части его дровами в 2011-2013
Сводная таблица результатов экспериментов по 31 декабря 2013 года включительно.



Некоторые пояснения к сводной таблице.
Напомню основные характеристики по дому:
- отапливаемая площадь 80 м^2.
- крыша и стены были теплоизолированы пенопластом толщиной 100мм в конце 2010 года.
- к двойным деревянным рамам снаружи добавлена пленка.
В результате утепления дома потребление газа на отопление снизилось с 3000 до 1200 м^3 в год. Сюда включена и экономия газа на подогрев воды в летний период солнечными нагревателями. В декабре 2011 года была изготовлена и запущена в эксплуатацию печь для сжигания дров и и другой органики. Газовый котел для отопления был отключен. Потребление газа идет только кухней для приготовления пищи. В результате - потребление природного газа на отопление в 2012 составило 440 м^3. Из них дополнительно на эксперименты по поддержке стабильной температуры в доме ночью при сильных морозах в феврале и декабре дополнительно на отопление было израсходовано около 100 м^3 природного газа. Потребление кухней за год составило 340 м^3
КОНЕЦ ШЕСТОЙ ЧАСТИ. ДАЛЬШЕ СМОТРИТЕ СЕДЬМУЮ ЧАСТЬ.

 

Стоимость 1 м3 газа 0.8 грн. Посчитайте стоимость льготных 10 квт.часов электроэнергии, если будет больше 0.8 грн. то невыгодно. Более точно с учетом кпд =0.92 газового умножайте на 9.
А по результатам этого простенького расчета решение принимайте сами.

Электрический котел имеет кпд=100%. Вся энергия остается в доме - НЕТ ВЫТЯЖКИ.
Газовый котел имеет вытяжку и пэтому его кпд= паспортному или ниже по разным причинам.
Вывод - газовый котел даже теоретически не может иметь кпд 100%.

 

В двухэтажном доме есть одна принципиальная сложность - циркуляция воздуха между этажами.
Если между этажами есть широкие проемы, то теплый воздух собирается вверху. Тепловые расчеты более
объемные и немного сложнее. Но без правильно организованной циркуляции воздуха в доме расчеты
могут оказаться бесполезными. Попробовать можно. Сначала дайте схему дома и как организована
циркуляция воздуха в нем.