Durchschnittlicher Gasverbrauch zum Heizen eines Hauses von 150 m²: Beispielberechnungen und Überprüfung der thermischen Formeln

Die Finanzierung der Heizperiode macht einen erheblichen Teil des Budgets für die Instandhaltung von Wohnungen aus.Kenntnis des Preises und des durchschnittlichen Gasverbrauchs für die Beheizung eines Hauses mit 150 m²², können Sie die Kosten für die Beheizung der Räumlichkeiten recht genau bestimmen. Diese Berechnungen können Sie ganz einfach selbst durchführen, ohne die Dienste eines Heizungsbauers in Anspruch nehmen zu müssen.

In dem von uns vorgestellten Artikel erfahren Sie alles über Gasverbrauchsnormen und Methoden zur Berechnung des Blue Fuel-Verbrauchs. Wir verraten Ihnen, wie viel Energie nötig ist, um die Wärmeverluste im Haus während der Heizperiode auszugleichen. Wir verraten Ihnen, nach welchen Formeln die Berechnungen erfolgen sollen.

Beheizung von Landhäusern

Die Berechnung des Gasverbrauchs zum Heizen eines Hauses wird die schwierigste Aufgabe sein Wärmeverlustberechnung, die die Heizungsanlage im Betrieb vollständig ausgleichen muss.

Der Komplex der Wärmeverluste hängt vom Klima, den Gestaltungsmerkmalen des Gebäudes, den verwendeten Materialien und den Betriebsparametern der Lüftungsanlage ab.

Berechnung der kompensierten Wärmemenge

Das Heizsystem eines Gebäudes muss seinen Wärmeverlust ausgleichen Q (W) während der kalten Jahreszeit. Sie passieren aus zwei Gründen:

1. Wärmeaustausch entlang des Hausumfangs;
2. Wärmeverlust durch den Eintritt kalter Luft durch das Lüftungssystem.

Formal: Wärmeverlust durch Wand und Dach Q_tp lässt sich nach folgender Formel berechnen:

Q_tp = S * dT / R,

Wo:

• S – Fläche (m²);
• dT – Temperaturunterschied zwischen Raum- und Straßenluft (°C);
• R – Indikator für den Widerstand gegen Wärmeübertragung von Materialien (m² * °C / W).

Der letzte Indikator (der auch „Wärmewiderstandskoeffizient“ genannt wird) kann den Tabellen entnommen werden, die den Baumaterialien oder -produkten beigefügt sind.

Die Wärmeverlustrate des Hauses hängt maßgeblich von der Art des doppelt verglasten Fensters ab. Der hohe Preis isolierter Fenster wird durch die Kraftstoffeinsparung gerechtfertigt sein

Beispiel. Lassen Sie die Außenwand des Raumes eine Fläche von 12 m haben², davon 2 Mio² belegt ein Fenster.

Die Indikatoren für den Wärmeübertragungswiderstand sind wie folgt:

• Porenbetonsteine ​​D400: R = 3.5.
• Doppelverglastes Fenster mit Argon „4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I“: R = 0.75.

In diesem Fall beträgt der Wärmeverlust von der Außenwand des Raums bei einer Raumtemperatur von „+22 °C“ und einer Straßentemperatur von „–30 °C“:

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

Diese Berechnung liefert das korrekte Ergebnis, sofern kein unkontrollierter Luftaustausch (Infiltration) stattfindet.

Es kann in folgenden Fällen auftreten:

• Das Vorhandensein von strukturellen Mängeln, wie z. B. lockerer Sitz von Fensterrahmen an den Wänden oder Abblättern von Isoliermaterial. Sie müssen beseitigt werden.
• Alterung eines Gebäudes, was zu Absplitterungen, Rissen oder Hohlräumen im Mauerwerk führt. In diesem Fall ist es notwendig, Korrekturfaktoren in den Wärmeübergangswiderstand von Materialien einzuführen.

Ebenso ist es notwendig, den Wärmeverlust durch das Dach zu ermitteln, wenn sich das Objekt im obersten Stockwerk befindet. Über den Boden kommt es nur dann zu nennenswerten Energieverlusten, wenn ein unbeheizter, belüfteter Kellerraum, beispielsweise eine Garage, vorhanden ist. Es gelangt fast keine Wärme in den Boden.

Um den Wärmeübergangswiderstandsindex von mehrschichtigen Materialien zu berechnen, ist es notwendig, die Indikatoren der einzelnen Schichten aufzusummieren. Normalerweise werden für die Berechnungen nur die am wenigsten wärmeleitenden Materialien herangezogen

Betrachten wir den zweiten Grund für Wärmeverluste – die Gebäudelüftung. Energieverbrauch zur Erwärmung der Zuluft (Q_V) kann nach folgender Formel berechnet werden:

Q_V = L * q * c * dT, Wo:

• L – Luftstrom (m³ / H);
• Q – Luftdichte (kg/m³);
• C – spezifische Wärmekapazität der einströmenden Luft (kJ/kg *°C);
• dT – Temperaturunterschied zwischen Raum- und Straßenluft (°C).

Die spezifische Wärmekapazität der Luft im für uns interessierenden Temperaturbereich [–50.. +30 °C] beträgt 1,01 kJ / kg * °C oder, übersetzt in die von uns benötigte Dimension: 0,28 W * h / kg * °C. Die Luftdichte hängt von Temperatur und Druck ab, für Berechnungen können Sie jedoch einen Wert von 1,3 kg/m annehmen³.

Beispiel. Für einen Raum 12 m² Bei der gleichen Temperaturdifferenz wie im vorherigen Beispiel beträgt der Wärmeverlust durch Belüftung:

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

Designer nehmen den Luftstrom gemäß SNiP 41-01-2003 an (in unserem Beispiel 3 m).³ / h bei 1 m² Wohnraumfläche), dieser Wert kann jedoch durch den Eigentümer des Gebäudes deutlich reduziert werden.

Insgesamt beträgt der Gesamtwärmeverlust des Modellraums:

Q = Q_tp + Q_V = 969 W.

Um den Wärmeverlust pro Tag, Woche oder Monat zu berechnen, müssen Sie die Durchschnittstemperatur für diese Zeiträume kennen.

Aus den obigen Formeln geht hervor, dass die Berechnung der verbrauchten Gasmenge sowohl für einen kurzen Zeitraum als auch für die gesamte kalte Jahreszeit unter Berücksichtigung des Klimas des Standorts der beheizten Anlage erfolgen muss.Daher können bewährte Standardlösungen nur für ähnliche natürliche Bedingungen eingesetzt werden.

Um ähnliche Klimaparameter zu ermitteln, können Sie Karten der durchschnittlichen monatlichen Temperaturen im Winter verwenden. Sie können leicht im Internet gefunden werden

Aufgrund der komplexen Geometrie des Hauses und der Vielfalt der für den Bau und die Isolierung verwendeten Materialien können Sie die Dienste von Spezialisten in Anspruch nehmen, um die erforderliche Wärmemenge zu berechnen.

Möglichkeiten zur Minimierung des Wärmeverlusts

Die Heizkosten eines Hauses machen einen erheblichen Teil der Instandhaltungskosten aus. Daher ist es sinnvoll, einige Arten von Arbeiten durchzuführen, die darauf abzielen, den Wärmeverlust zu reduzieren Deckenisolierung, Hauswände, Bodenisolierung und verwandte Strukturen.

Anwendung externe Isolierungsschemata und aus dem Inneren des Hauses kann dieser Wert deutlich reduziert werden. Dies gilt insbesondere für Altbauten mit starken Abnutzungserscheinungen an Wänden und Decken. Dieselben Polystyrolschaumplatten können nicht nur das Einfrieren reduzieren oder ganz verhindern, sondern auch das Eindringen von Luft durch die geschützte Beschichtung minimieren.

Auch wenn die Sommerbereiche des Hauses, etwa die Veranda oder das Dachgeschoss, nicht an eine Heizung angeschlossen sind, lassen sich erhebliche Einsparungen erzielen. In diesem Fall kommt es zu einer deutlichen Verkleinerung des Umfangs des beheizten Teils des Hauses.

Die Nutzung des Dachgeschosses nur im Sommer spart deutlich Heizkosten für das Haus im Winter. Allerdings muss in diesem Fall die Decke des Obergeschosses gut isoliert sein

Wenn Sie die in SNiP 41-01-2003 vorgeschriebenen Standards für die Belüftung von Räumlichkeiten strikt einhalten, ist der Wärmeverlust durch den Luftaustausch höher als durch das Einfrieren der Wände und des Daches des Gebäudes.Diese Regeln sind für Designer und alle juristischen Personen verbindlich, wenn die Räumlichkeiten für die Produktion oder Erbringung von Dienstleistungen genutzt werden. Bewohner des Hauses können jedoch nach eigenem Ermessen die im Dokument angegebenen Werte reduzieren.

Darüber hinaus können Sie zum Erwärmen der von der Straße kommenden kalten Luft Wärmetauscher anstelle von Geräten verwenden, die Strom oder Gas verbrauchen. So kann ein gewöhnlicher Plattenwärmetauscher mehr als die Hälfte der Energie einsparen, und ein komplexeres Gerät mit Kühlmittel kann etwa 75 % einsparen.

Berechnung der benötigten Gasmenge

Das verbrannte Gas muss den Wärmeverlust ausgleichen. Dazu ist es neben dem Wärmeverlust des Hauses notwendig, die bei der Verbrennung freigesetzte Energiemenge zu kennen, die vom Wirkungsgrad des Kessels und dem Heizwert des Gemisches abhängt.

Kesselauswahlregel

Bei der Wahl der Heizung muss der Wärmeverlust des Hauses berücksichtigt werden. Es sollte für den Zeitraum reichen, in dem die jährlichen Tiefsttemperaturen erreicht sind. Im Pass des Geschlechts bzw wandmontierter Gaskessel Verantwortlich dafür ist die Kenngröße „Nennwärmeleistung“, die bei Haushaltsgeräten in kW gemessen wird.

Da jedes Bauwerk thermische Trägheit aufweist, wird zur Berechnung der erforderlichen Kesselleistung die Mindesttemperatur normalerweise aus dem kältesten Fünf-Tage-Zeitraum entnommen. Für einen bestimmten Bereich finden Sie es bei Organisationen, die sich mit der Sammlung und Verarbeitung meteorologischer Informationen befassen, oder aus Tabelle 1. SNiP 23-01-99 (Spalte Nr. 4).

Fragment von Tabelle 1 aus SNiP 23.01.99. Damit erhalten Sie die notwendigen Daten über das Klima in der Gegend, in der sich die beheizte Anlage befindet

Übersteigt die Kesselleistung den zur Beheizung des Raumes ausreichenden Wert, führt dies nicht zu einer Erhöhung des Gasverbrauchs.In diesem Fall verlängert sich die Ausfallzeit der Geräte.

Manchmal gibt es einen Grund, einen Kessel mit etwas geringerer Leistung zu wählen. Solche Geräte können sowohl in der Anschaffung als auch im Betrieb deutlich günstiger sein. In diesem Fall ist jedoch eine Ersatzwärmequelle (z. B. eine Heizung mit Gasgenerator) erforderlich, die bei starkem Frost genutzt werden kann.

Der Hauptindikator für die Effizienz und Wirtschaftlichkeit eines Kessels ist der Wirkungsgrad. Bei modernen Haushaltsgeräten liegt er zwischen 88 und 95 %. Der Wirkungsgrad ist im Gerätepass angegeben und fließt in die Berechnung des Gasverbrauchs ein.

Wärmefreisetzungsformel

Um den Verbrauch von Erd- oder Flüssiggas zum Heizen eines Hauses mit einer Fläche von ca. 150 m richtig zu berechnen² Es ist notwendig, einen weiteren Indikator herauszufinden – den Heizwert (spezifische Verbrennungswärme) des zugeführten Brennstoffs. Nach dem SI-System wird sie bei Flüssiggas in J/kg oder bei Flüssiggas in J/m gemessen³ für natürlich.

Gastanks (Behälter zur Lagerung von Flüssiggas) werden in Litern angegeben. Um herauszufinden, wie viel Kraftstoff in Kilogramm darin enthalten ist, können Sie das Verhältnis 0,54 kg / 1 l verwenden

Für diesen Indikator gibt es zwei Werte – niedrigerer Brennwert (H_l) und höchste (H_H). Sie hängt von der Luftfeuchtigkeit und Temperatur des Kraftstoffs ab. Nehmen Sie bei der Berechnung den Indikator H_l – Dies müssen Sie bei Ihrem Gaslieferanten erfahren.

Liegen solche Angaben nicht vor, können folgende Werte in die Berechnungen übernommen werden:

• für Erdgas H_l = 33,5 mJ/m³;
• für Flüssiggas H_l = 45,2 mJ/kg.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass 1 mJ = 278 W * h, erhalten wir folgende Heizwerte:

• für Erdgas H_l = 9,3 kW * h / m³;
• für Flüssiggas H_l = 12,6 kW * h / kg.

Die über einen bestimmten Zeitraum verbrauchte Gasmenge V (M³ oder kg) lässt sich nach folgender Formel berechnen:

V = Q * E / (H_l *K), Wo:

• Q – Wärmeverlust des Gebäudes (kW);
• E – Dauer der Heizperiode (h);
• H_l – Mindestheizwert des Gases (kW * h/m³);
• K – Kesseleffizienz.

Für die Dimension Flüssiggas H_l gleich kW * h / kg.

Beispiel für die Berechnung des Gasverbrauchs

Nehmen wir zum Beispiel ein typisches zweistöckiges Fertighaus aus Holz. Region – Altai-Territorium, Barnaul.

Die Größe der Hütte beträgt 10 x 8,5 m. Die Neigung des Satteldachs beträgt 30°. Dieses Projekt zeichnet sich durch einen warmen Dachboden, eine relativ große Verglasungsfläche, das Fehlen eines Kellers und hervorstehende Teile des Hauses aus

Schritt 1. Berechnen wir die Hauptparameter des Hauses, um den Wärmeverlust zu berechnen:

• Boden. Ohne einen belüfteten Keller können Verluste durch Boden und Fundament vernachlässigt werden.
• Fenster. Doppelverglaste Einheit „4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I“: R_Ö = 0,75. Verglasungsfläche S_Ö = 40 m².
• Wände. Die Fläche der Längswand (Seitenwand) beträgt 10 * 3,5 = 35 m². Die Fläche der Querwand (Fassade) beträgt 8,5 * 3,5 + 8,5² * tg(30) / 4 = 40 m². Somit beträgt die Gesamtumfangsfläche des Gebäudes 150 m²², und unter Berücksichtigung der Verglasung den gewünschten Wert S_S = 150 – 40 = 110 m².
• Wände. Die wichtigsten Wärmedämmstoffe sind Brettschichtholz mit einer Dicke von 200 mm (R_B = 1,27) und Basaltdämmung, 150 mm dick (R_u = 3,95). Gesamter Wärmeübergangswiderstand einer Wand R_S = R_B + R_u = 5.22.
• Dach. Die Dämmung folgt vollständig der Form des Daches. Dachfläche ohne Überstände S_k = 10 * 8,5 / cos (30) = 98 m².
• Dach. Die wichtigsten Wärmedämmstoffe sind Auskleidungen mit einer Dicke von 12,5 mm (R_v = 0,07) und Basaltdämmung, 200 mm dick (R_u = 5,27). Gesamter Wärmeübergangswiderstand für ein Dach R_k = R_v + R_u = 5.34.
• Belüftung. Lassen Sie den Luftstrom nicht nach der Fläche des Hauses berechnen, sondern unter Berücksichtigung der Anforderungen, um einen Wert von mindestens 30 m sicherzustellen³ pro Person und Stunde. Da also 4 Personen dauerhaft in der Hütte wohnen L = 30 * 4 = 120 m³ / H.

Schritt. 2. Berechnen wir die erforderliche Kesselleistung. Wenn die Ausrüstung bereits gekauft wurde, kann dieser Schritt übersprungen werden.

Für unsere Berechnungen müssen wir nur zwei Indikatoren eines Gaskessels kennen: Effizienz und Nennleistung. Sie müssen im Gerätepass eingetragen sein

Die Temperatur des kältesten Fünf-Tages-Zeitraums beträgt „–41 °C“. Nehmen wir als Wohlfühltemperatur „+24 °C“. Somit beträgt der durchschnittliche Temperaturunterschied über diesen Zeitraum dT = 65 °C.

Berechnen wir den Wärmeverlust:

• durch Fenster: Q_Ö = S_Ö * dT / R_Ö = 40 * 65 / 0,75 = 3467 W;
• durch Wände: Q_S = S_S * dT / R_S = 110 * 65 / 5,22 = 1370 W;
• durch das Dach: Q_k = S_k * dT / R_k = 98 * 65 / 5,34 = 1199 W;
• wegen der Belüftung: Q_v = L * Q * C * dT = 120 * 1,3 * 0,28 * 65 = 2839 W.

Der Gesamtwärmeverlust des gesamten Hauses während der kalten Fünf-Tage-Periode beträgt:

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

Daher können Sie für dieses Musterhaus einen Gaskessel mit einem maximalen Wärmeleistungsparameter von 10-12 kW wählen. Wenn Gas auch zur Warmwasserbereitung verwendet wird, müssen Sie auf ein leistungsfähigeres Gerät zurückgreifen.

Schritt 3. Berechnen wir die Dauer der Heizperiode und den durchschnittlichen Wärmeverlust.

Unter der kalten Jahreszeit, in der geheizt werden muss, versteht man eine Jahreszeit mit durchschnittlichen Tagestemperaturen unter 8-10 °C. Daher können Sie für Berechnungen entweder die Spalten Nr. 11-12 oder die Spalten Nr. 13-14 der Tabelle 1 von SNiP 23-01-99 verwenden.

Diese Wahl liegt bei den Eigentümern des Ferienhauses. In diesem Fall wird es keinen signifikanten Unterschied im jährlichen Kraftstoffverbrauch geben. In unserem Fall konzentrieren wir uns auf den Zeitraum mit Temperaturen unter „+10 °C“. Die Dauer dieses Zeitraums beträgt 235 Tage bzw E = 5640 Stunden.

Bei der Zentralheizung erfolgt das Ein- und Ausschalten der Kühlmittelzufuhr nach festgelegten Standards. Einer der Vorteile eines Privathauses ist der Start des Heizbetriebs auf Wunsch der Bewohner

Der Wärmeverlust des Hauses für die Durchschnittstemperatur in diesem Zeitraum wird auf die gleiche Weise wie in Schritt 2 berechnet, nur der Parameter dT = 24 – (– 6,7) = 30,7 °С. Nachdem wir die Berechnungen durchgeführt haben, erhalten wir Q = 4192 W.

Schritt 4. Berechnen wir die verbrauchte Gasmenge.

Lassen Sie den Kesselwirkungsgrad K = 0,92. Dann beträgt die verbrauchte Gasmenge (mit durchschnittlichen Indikatoren für den minimalen Heizwert des Gasgemisches) während der kalten Zeit:

• für Erdgas: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (9300 * 0,92) = 2763 m³;
• für Flüssiggas: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (12600 * 0,92) = 2040 kg.

Wenn Sie die Gaspreise kennen, können Sie die finanziellen Heizkosten berechnen.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Reduzierung des Gasverbrauchs durch Beseitigung von Fehlern im Zusammenhang mit der Hausisolierung. Echtes Beispiel:

Gasverbrauch bei bekannter Wärmeleistung:

Alle Wärmeverlustberechnungen können nur dann unabhängig durchgeführt werden, wenn die wärmespeichernden Eigenschaften der Materialien bekannt sind, aus denen das Haus gebaut ist. Wenn das Gebäude alt ist, muss es zunächst auf Frost überprüft und die festgestellten Probleme behoben werden.

Anschließend können Sie mithilfe der im Artikel vorgestellten Formeln den Gasverbrauch mit hoher Genauigkeit berechnen.

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