Как рассчитать расход газа газового котла

Как снизить потребление

Существенно повлиять на показатель расхода без ущерба комфорту невозможно, поскольку реальный расход электроэнергии всегда является оптимальным, а значения и так несущественные. Однако снизить расход электроэнергии газового котла все же возможно:

1. Тонкая настройка работы котла или программируемый термостат. Поскольку огромная часть электроэнергии расходуется при розжиге, логично снизить частоту тактования (включения и выключения котла). Наиболее оптимальным режимом работы горелки (не только с точки зрения расхода газа и электроэнергии, но и срока службы) является как можно более продолжительное горение на как можно меньшей мощности. Достичь этого можно установив значение гистерезиса (на сколько градусов должна снизиться температура, чтобы произошел розжиг). Также отличным вариантом является программирование режима работы на сутки или неделю вперед. Такие тонкие настройки доступны далеко не на всех моделях газовых котлов, при их отсутствии задать вышеописанные параметры можно с помощью комнатного термостата.
   Как выбрать комнатный термостат и экономить до 30% в месяц на отоплении

2. Режим работы циркуляционного насоса. На большинстве циркуляционных насосов существует 3 регулировки мощности. Соответственно, чем ниже скорость, тем меньше расход электроэнергии. Однако меньшей скорости может быть недостаточно для нормальной циркуляции теплоносителя.

В целом, мы рекомендуем не влиять на расход электроэнергии, поскольку это и так довольно небольшой показатель, уже оптимизированный производителем. Гораздо эффективнее будет озаботиться снижением расхода газа, например, с помощью недорогого программируемого комнатного термостата.

Как выбрать газовый котёл на сжиженном газе?

Заочно сказать, какой котёл на сжиженном газе лучше выбрать нельзя, ведь его характеристики должны строго соответствовать характеристикам конкретного помещения. Поэтому перед приобретением рекомендуется проконсультироваться со специалистами или самостоятельно разобраться с техническими параметрами.

Конвекционный или конденсационный

Принцип работы обычного конвекционного (КПД 88-92%) и конденсационного (КПД 104-109%) газовых котлов.

Эффективность работы агрегата потребляющего СУГ во многом зависит от способа использования, высвободившейся при сгорании топлива тепловой энергии:

• конвекционный – нагревает теплоноситель за счёт энергии, полученной от прямого сжигания газа, при этом часть теплоты теряется, уходя вместе с отходящими газами;
• конденсационный – «извлекает» дополнительное тепло путём охлаждения дыма и конденсации пара в низкотемпературном теплообменнике (экономайзере).

Очевидно, что конденсационный котёл выгодней – он позволяет экономить 15–20 % топлива, но при этом сам прибор стоит в 1,5–2 раза дороже обычного.

Настенный или напольный

Принципиальная разница между подвесным и напольным оборудованием состоит не только в способе его размещения, но и в конструктивном устройстве:

• настенные модели – должны «вписываться» в компактный лёгкий корпус, они отличаются стальным/медным теплообменником, обычно более функциональной автоматикой;
• напольные модели – не ограничены по весу и размеру, поэтому могут иметь в т. ч. и чугунный теплообменник, а также более широкий диапазон мощности (10–60 кВт).

Настенные агрегаты укомплектовываются автоматикой, циркуляционным насосом и другими энергозависимыми элементами – практически, потребителю предоставляется готовая к работе тепловая мини-станция. Напольные котлы менее самостоятельны, но зато многие из них полностью независимы от электроэнергии.

Одноконтурный или двухконтурный

Наглядный принцип работы двухконтурных котлов с приоритетом горячего водоснабжения (ГВС).

От количества контуров зависит то, на выполнение каких задач рассчитано газовое оборудование, на что именно будет распределяться выработанное тепло:

• одноконтурный – предназначен непосредственно для отопления помещений;
• двухконтурный – отвечает и за отопление, и за горячее водоснабжение (ГВС).

КПД

Коэффициент полезного действия (КПД) – показатель, который определяет эффективность работы прибора и экономичность использования энергоресурсов.

Для котлов, потребляющих в основном сниженное топливо, значение КПД критично: хоть в продаже и встречаются образцы от 85 % до 97 %, приобретать агрегаты с КПД ниже 88 % не имеет смысла – иначе, из-за относительно высокого расхода горючего, затраты на газовое отопление жилища «догонят» электричество.

Минимально необходимая мощность

Чтобы приблизительно рассчитать мощность котла, можно воспользоваться упрощенной формулой, где на каждые 10 м2 площади приходится 1* кВт энергии.

*ориентировочное значение с учётом умеренного климата и потолков 2,5–3 м.

Так, например, для обогрева среднего дома 120 м2, расположенного в Москве или МО, минимально необходимая мощность агрегата составит 120÷10×1=12 кВт.

Как точно рассчитать необходимую мощность котлаИндивидуальный расчет, формула и корректирующие коэффициенты

Дополнительные критерии

На дополнительные характеристики также стоит обращать внимание: они в совокупности помогут сделать газовый котёл более продуктивным и безопасным:

• защитный комплект – состоит из предохранительного клапана, контролёра тяги, датчика активного пламени, воздухоотводчика и блока резервного питания;
• функциональная автоматика – включает модули автоподжига, регулировки пламени, самодиагностики, программирования режимов и внешнего управления;
• тепло- и звукоизоляция – специально подобранная обшивка предотвращает тепловые потери (повышается КПД прибора) и снижает шум от работы горелки.

Качественная изоляция помогает избавиться от хлопков, сопровождающих авторозжиг, треска и вибраций, что актуально при нахождении котла в помещении.

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.

Методика расчета для природного газа

Примерный расход газа на отопление считается исходя из половинной мощности установленного котла. Все дело в том, что при определении мощности газового котла закладывается самая низкая температура. Это и понятно — даже когда на улице очень холодно, в доме должно быть тепло.

Посчитать расход газа на отопление можно самостоятельно

Но считать расход газа на отопление по этой максимальной цифре совсем неверно — ведь в основном температура значительно выше, а значит, топлива сжигается намного меньше. Потому и принято считать средний расход топлива на отопление — порядка 50% от теплопотерь или мощности котла.

Считаем расход газа по теплопотерям

Если котла еще нет, и вы оцениваете стоимость отопления разными способами, считать можно от общих теплопотерь здания. Они, скорее всего, вам известны. Методика тут такая: берут 50% от общих теплопотерь, добавляют 10% на обеспечение ГВС и 10% на отток тепла при вентиляции. В результате получим средний расход в киловаттах в час.

Далее можно  узнать расход топлива в сутки (умножить на 24 часа),  в месяц (на 30 дней), при желании — за весь отопительный сезон (умножить на количество месяцев, на протяжении которых работает отопление). Все эти цифры можно перевести в кубометры (зная удельную теплоту сгорания газа), а потом перемножить кубометры на цену газа и, таким образом, узнать затраты на отопление.

Наименование толпива	Единица измерения	Удельная теплота сгорания в кКал	Удельная теплота сгорания в кВт	Удельная теплота сгорания в МДж
Природный газ	1 м 3	8000 кКал	9,2 кВт	33,5 МДж
Сжиженный газ	1 кг	10800 кКал	12,5 кВт	45,2 МДж
Уголь каменный (W=10%)	1 кг	6450 кКал	7,5 кВт	27 МДж
Пеллета древесная	1 кг	4100 кКал	4,7 кВт	17,17 МДж
Высушенная древесина (W=20%)	1 кг	3400 кКал	3,9 кВт	14,24 МДж

Пример расчета по теплопотерям

Пусть теплопотери дома составляют 16 кВт/час. Начинаем считать:

• средняя потребность в тепле в час — 8 кВт/ч + 1,6 кВт/ч + 1,6 кВт/ч = 11,2 кВт/ч;
• в день — 11,2 кВт * 24 часа = 268,8  кВт;

• в месяц — 268,8 кВт * 30 дней = 8064 кВт.

Переводим в кубометры. Если использовать будем природный газ, делим расход газа на отопление в час: 11,2 кВт/ч / 9,3 кВт = 1,2 м3/ч. В расчетах цифра 9,3 кВт — это удельная теплоемкость сгорания природного газа (есть в таблице).

Так как котел имеет не 100% КПД, а 88-92%, придется внести еще поправки на это — добавить порядка 10% от полученной цифры. Итого получаем расход газа на отопление в час — 1,32 кубометра в час. Далее можно рассчитать:

• расход в день: 1,32 м3 * 24 часа = 28,8 м3/день
• потребность в месяц:28,8 м3/день * 30 дней =  864 м3/мес.

Средний расход за отопительный сезон зависит от его длительности — умножаем на количество месяцев, пока длится отопительный сезон.

Этот расчет — приблизительный. В какой-то месяц потребление газа будет намного меньше, в самый холодный — больше, но в среднем цифра будет примерно такой же.

Расчет по мощности котла

Расчеты будут немного проще, если имеется рассчитанная мощность котла — тут уже учтены все необходимые запасы (на ГВС и вентиляцию). Потому просто берем 50% от расчетной мощности и далее считаем расход в день, месяц, за сезон.

Например, проектная мощность котла — 24 кВт. Для расчета расхода газа на отопление берем половину: 12 к/Вт. Это и будет средняя потребность в тепле в час. Чтобы определить расход топлива в час, делим на теплотворную способность, получаем 12 кВт/час / 9,3 к/Вт =  1,3 м3. Далее все считается как в примере выше:

• в день: 12 кВт/ч * 24 часа = 288 кВт в перерасчете на количество газа — 1,3 м3 * 24 = 31,2 м3

• в месяц: 288 кВт * 30 дней = 8640 м3, расход в кубометрах 31,2 м3 * 30 = 936 м3.

Далее добавим 10% на неидеальность котла, получим, что для этого случая расход будет чуть больше 1000 кубометров в месяц (1029,3 куб). Как видите, в этом случае все еще проще — меньше цифр, но принцип тот же.

По квадратуре

Еще более приблизительные расчеты можно получить по квадратуре дома. Есть два способа:

• Можно посчитать по СНиПовским нормам — на обогрев одного квадратного метра в Средней Полосе России в среднем требуется 80 Вт/м2 . Эту цифру можно применять, если ваш дом построен по всем требованиям и имеет хорошее утепление.
• Можно прикинуть по среднестатистическим данным:
  • при хорошем утеплении дома требуется 2,5-3 куб/м2;

  • при среднем утеплении расход газа 4-5 куб/м2.

Каждый хозяин может оценить степень утепления своего дома, соответственно, можно прикинуть, какой расход газа будет в данном случае. Например, для дома в 100 кв. м. при среднем утеплении потребуется 400-500 кубометров газа на отопление,  на дом в 150 квадратов уйдет 600-750 кубов в месяц, на отопление дома площадью 200 м2 — 800-100 кубов голубого топлива. Все это — очень приблизительно, но цифры выведены на основании многих фактических данных.

Потребление топлива котлами на сжиженном газе

Наиболее выгодным является потребление природного газ, но при отсутствии централизованной подачи, выходом является применение сжиженного топлива. Его получают путем очистки от примесей и сжижения методом конденсации.

При этом его объем сокращается примерно в 600 раз. Его обычно сберегают в газгольдерах или баллонах. Для работы устройства на баллонах необходимо подключение не менее 3-х баллонов.

Сжиженный газ удобно использовать при временном пользовании котлом, например, в гаражах, на дачах. Расход сжиженного топлива пропан-бутан считается в килограммах. Поэтому значения расхода магистрального и сжиженного газа будут отличаться.

Обычный 50-литровый баллон заправляется в среднем 22-мя кг или 42-мя литрами газа. При расчете расхода жидкого (сжиженного) газа следует учитывать, что у агрегата с мощностью, например, 10 киловатт максимальный расход газа в литрах будет составлять 12,59 л в сутки и 377 л за месяц.

Сразу может показаться, что расходуется очень много газа, по факту эта цифра гораздо меньше, так как агрегат не используется на полную мощность 24 ч в сутки. Насколько хватит одного баллона, будет зависеть от времени года и интенсивности работы устройства.

Ниже приведены данные, показывающие, сколько максимально топлива потребляет прибор, в зависимости от марки и мощности.

Расчет газа по площади здания

Еще одна методика, позволяющая определить примерный расход газа газового котла в час, для расчета требует знания квадратуры помещения.

Выполнить расчет можно двумя способами:

1. Расчет по нормам. Согласно СНиПу, в регионах со средними климатическими условиями на обогрев одного квадратного метра требуется 80 Вт тепла. Чтобы рассчитать, сколько газа потребляет газовый котел, данное значение вполне подходит, особенно если здание построено по тщательно продуманному проекту и имеет хорошее утепление.
2. Расчет по среднестатистическим данным. Если дом утеплен действительно качественно, то расход газа будет составлять около 2,5-3 куб/м2. В том случае, если утепление здания нельзя назвать хорошим, то для расчета стоит взять расход около 4-5 куб/м2.

Грамотно оценив качество утепления здания и зная его квадратуру, можно сделать некоторые выводы о том, сколько потребляет газовый котел.  

Котел работает и не отключается

Следующей причиной большого расхода газа, является тот факт, что котел попросту не отключается, либо отключается, но крайне редко. Самая распространенная причина этого явления – газовый котел попросту не понимает, что ему нужно как-то отключаться. Почему так происходит?

Газовые котлы настроены таким образом, что они реагируют на отключение по температуре обратки. Когда температура обратки (датчик же чаще всего стоит на подаче, но за счет циркуляции, пока температура не будет достигнута, он не отключмися) доходит до нужных градусов, котел отключается. В иных случаях он продолжает работать, при этом не имеет значения, какая у вас выставлена температура подачи. Пока котел не наберет нужную температуру, которая заложена в его программном обеспечении, он будет продолжать непрерывно работать. Непрерывная работа связана с повышенным расходом газа и скорее всего в какой-то определенный момент вам будет становиться душно. Чаще всего данная проблема связана с тем, что котлы монтируются в старые отопительные системы, которые, как правило:

• нерегулируемые;
• сделаны на металле;
• установлены чугунные батареи с большим объемом воды.

Следовательно, котел полностью через большой круг перегоняет теплоноситель, а теплоноситель за это время успевает остывать. Котел в любом случае справляется со своей задачей, но из-за проблем с циркуляцией, скоростью движения теплоносителя, а также большим теплосъемом, температура обратки низкая.

В какой-то момент домочадцам действительно становится жарко, потому что котел работает безостановочно. Расход котла в этот момент запредельный.

Справляться с данной проблемой поможет только установка комнатного термостата. Когда поставите комнатный термостат, котел будет принудительно отключаться, независимо, какая температура обратки. Например, если выставлено на термостате 20°С и температура в помещении достигла такого же уровня, котел принудительно отключается.

Если у вас большой расход газа, проверьте, отключается ли вообще газовый котел. Если этого не происходит, установка комнатного термостата решит проблему.

Низкая температура подачи

Еще одна проблема, связанная с постоянно работающим газовым котлом, — это выставление низкой температуры на котле. От этого котел тоже постоянно работает и не отключается.

Ошибочно полагать, что если вам жарко и вы выставите температуру 40°С, но при этом в доме стоят чугунные батареи, либо алюминиевые или другие радиаторы, то котел будет нормально работать и нормально отключаться. Обычно при таких условиях, наоборот, возникает проблема от того, что обратка приходит остывшая. Дело в том, что такого рода радиаторы не аккумулируют тепло, процесс теплоотдачи происходит быстро, и обратка также быстро остывает.

Когда вы выставляете более высокую рабочую температуру для подобных радиаторов (Не зря ее указывают в паспортах при покупке таких радиаторов. Диапазон рабочих температур колеблется в пределах 60°С и выше) проблема нивелируется, и котел возвращается в нормальный режим работы. Следовательно, когда выставляете низкую температуру в котле в надежде, что он будет экономить – это не всегда так. Если в доме стоят обычные радиаторы, то для котла наоборот полагается более высокий температурный режим работы. А если в какой-то момент вам становится жарко, и вы хотите понизить температуру, но котел не отключатся, то решение простое – ставьте комнатный термостат.

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.

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.

Котел подключен на магистральный газопровод

Разберем алгоритм вычислений, позволяющих с точностью определить расход голубого топлива для агрегата, установленного в доме или квартире с подключением к централизованным сетям газоснабжения.

Расчет расхода газа в формулах

Для более точного расчета мощность газоотопительных агрегатов вычисляют по формуле:

Мощность котла = Q_т * К,

где Q_т — планируемые теплопотери, кВт; К — поправочный коэффициент (от 1,15 до 1,2).

Планируемые теплопотери (в Вт) в свою очередь считают так:

Q_т = S * ∆t * k / R,

где

S — суммарная площадь ограждающих поверхностей, кв. м; ∆t — перепад внутренней/наружной температур, °C; k — коэффициент рассеивания; R — значение теплового сопротивления материала, м2•°C/Вт.

Значение коэффициента рассеивания:

• деревянное строение, металлическая конструкция (3,0 — 4,0);
• кладка в один кирпич, старые окна и кровля (2,0 — 2,9);
• двойная кирпичная кладка, стандартная крыша, двери, окна (1,1 — 1,9);
• стены, крыша, пол с утеплением, двойные стеклопакеты (0,6 — 1,0).

Формула для расчета максимального часового расхода газа на основе полученной мощности:

Объем газа = Q_max / (Qр * ŋ),

где Q_max — мощность оборудования, ккал/час; Q_р — теплотворная способность природного газа (8000 ккал/м3); ŋ — КПД котла.

Для того чтобы определить расход газообразного топлива, нужно просто перемножить данные, часть которых нужно взять из техпаспорта вашего котла, часть из строительных справочников, опубликованных в интернете.

Использование формул на примере

Предположим, что мы имеем здание общей площадью 100 кв м. Высота здания — 5 м, ширина — 10 м, длина — 10 м, двенадцать окон размером 1,5 х 1,4 м. Внутренняя/внешняя температура: 20 °С/-15 °С.

Считаем площадь ограждающих поверхностей:

1. Пол 10 * 10 = 100 кв. м
2. Кровля: 10 * 10 = 100 кв. м
3. Окна: 1,5 * 1,4 * 12 шт. = 25,2 кв. м
4. Стены: (10 + 10 + 10 + 10) * 5 = 200 кв. м За минусом окон: 200 – 25,2 = 174,8 кв. м

Значение теплового сопротивления материалов (формула):

R = d / λ, где d – толщина материала, м λ – коэффициент теплопроводности материала, Вт/.

Рассчитываем R:

1. Для пола (бетонная стяжка 8 см + минвата 150 кг/м3 х 10 см) R (пол) = 0,08 / 1,75 + 0,1 / 0,037 = 0,14 + 2,7 = 2,84 (м2•°C/Вт)
2. Для кровли (сэндвич-панели из минваты 12 см) R (кровля) = 0,12 / 0,037 = 3,24 (м2•°C/Вт)
3. Для окон (двухкамерный стеклопакет) R (окна) = 0,49 (м2•°C/Вт)
4. Для стен (сэндвич- панели из минваты 12 см) R (стены) = 0,12 / 0,037 = 3,24 (м2•°C/Вт)

Значения коэффициентов теплопроводности для разных материалов были выписаны из справочника.

Заведите привычку регулярно снимать показания счетчика, записывать их и делать сравнительный анализ с учетом интенсивности работы котла, погодных условий и пр. Эксплуатируйте котел на разных режимах, ищите оптимальный вариант нагрузки

Теперь посчитаем тепловые потери.

Q (пол) = 100 м2 * 20 °С * 1/ 2,84 (м2*К)/Вт = 704,2 Вт = 0,8 кВт Q (кровля) = 100 м2 * 35 °С *1 / 3,24 (м2*К)/Вт = 1080,25 Вт = 8,0 кВт Q (окна) = 25,2 м2 * 35 °С * 1/ 0,49 (м2*К)/Вт = 1800 Вт = 6,3 кВт Q (стены) = 174,8 м2 * 35 °С * 1/ 3,24 (м2*К)/Вт = 1888,3 Вт = 5,5 кВт

Теплопотери ограждающих конструкций:

Q (общ) = 704,2 + 1080,25 + 1800 + 1888,3 = 5472,75 Вт/ч

Еще можно добавить потерю тепла на вентиляцию. Чтобы нагреть 1 м3 воздуха с –15 °С до +20°С требуется 15,5 Вт тепловой энергии. Человек потребляет примерно 9 л воздуха в минуту (0,54 куб. метра в час).

Предположим, что в нашем доме находятся 6 человек. Им требуется 0,54 * 6 = 3,24 куб. м воздуха в час. Считаем потерю тепла на вентиляцию: 15,5 * 3,24 = 50,22 Вт.

И суммарные теплопотери: 5472,75 Вт/ч + 50,22 Вт = 5522,97 Вт = 5,53 кВт.

Проведя теплотехнический расчет, рассчитываем сначала мощность котла, а затем расход газа в час в газовом котле в кубических метрах:

Мощность котла = 5,53 * 1,2 = 6,64 кВт (округлим до 7 кВт).

Чтобы воспользоваться формулой для расчета расхода газа, переведем полученный показатель мощности из киловатт в килокалории: 7 кВт = 6018,9 ккал. И примем КПД котла = 92% (производители современных газовых напольных котлов заявляют данный показатель в рамках 92 – 98%).

Максимальный часовой расход газа = 6018,9 / (8000 * 0,92) = 0,82 м3/ч.