Gemiddeld gasverbruik voor verwarming van een huis van 150 m²: voorbeeldberekeningen en overzicht van thermische formules

De financiering van het stookseizoen vormt een aanzienlijk deel van het budget dat wordt besteed aan het onderhoud van de woning. Door de prijs en het gemiddelde gasverbruik voor de verwarming van een huis van 150 m² te kennen, kunnen de kosten voor het verwarmen van de ruimtes vrij nauwkeurig worden bepaald. Deze berekeningen kunnen eenvoudig zelf worden uitgevoerd zonder betaling voor diensten van verwarmingstechnici.

U vindt alles over de normen voor gasverbruik en methoden voor het berekenen van het verbruik van blauwe brandstof in het door ons gepresenteerde artikel. We vertellen u hoeveel energie er nodig is om de warmteverliezen van het huis tijdens het stookseizoen te compenseren. We adviseren welke formules u moet gebruiken bij de berekeningen.

Verwarming van landhuizen

Bij het berekenen van het gasverbruik dat nodig is voor het verwarmen van een huis, is de moeilijkste taak het berekenen van warmteverliezen, die het verwarmingssysteem tijdens de werking volledig moet compenseren.

Het geheel van warmteverliezen hangt af van het klimaat, de constructieve kenmerken van het gebouw, de gebruikte materialen en de parameters van het ventilatiesysteem.

Berekening van de te compenseren hoeveelheid warmte

Het verwarmingssysteem van elk gebouw moet de warmteverliezen Q (W) tijdens de koude periode compenseren. Ze ontstaan om twee redenen:

1. warmte-uitwisseling via de omtrek van het huis;
2. warmteverlies als gevolg van de toevoer van koude lucht via het ventilatiesysteem.

Formeel kunnen de warmteverliezen via muur en dak Q_tp worden berekend met de volgende formule:

Q_tp = S * dT / R,

waarbij:

• S – oppervlakte (m²);
• dT – temperatuurverschil tussen binnen- en buitenlucht (°C);
• R – warmteoverdrachtsweerstandsindex van materialen (m² * °C / W).

De laatste index (ook wel “thermische weerstandscoëfficiënt” genoemd) kan worden overgenomen uit de tabellen die bij bouwmaterialen of -producten worden geleverd.

Het warmteverlies van het huis hangt sterk af van het type dubbelglas. De hoge prijs van geïsoleerde ramen wordt gerechtvaardigd door brandstofbesparing.

Voorbeeld. Stel dat de buitenmuur van een kamer een oppervlakte heeft van 12 m², waarvan 2 m² wordt ingenomen door een raam.

De warmteoverdrachtsweerstandsindexen zijn als volgt:

• Gasbetonblokken D400: R = 3.5.
• Dubbelglas met twee kamers en argon “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R = 0.75.

In dit geval bij kamertemperatuur “+22°C” en buitentemperatuur “–30°C” bedragen de warmteverliezen van de buitenmuur van de kamer:

• Q_tp (muur) = 10 * (22 – (– 30)) / 3.5 = 149 W:
• Q_tp (raam) = 2 * (22 – (– 30)) / 0.75 = 139 W:
• Q_tp = Q_tp (muur) + Q_tp (raam) = 288 W.

Een dergelijke berekening geeft een correct resultaat onder de voorwaarde van afwezigheid van ongecontroleerde luchtuitwisseling (infiltratie).

Deze kan optreden in de volgende gevallen:

• Aanwezigheid van constructiefouten, zoals een niet goed aansluitende raamkozijnen op de muren of loslatend isolatiemateriaal. Deze moeten worden verholpen.
• Veroudering van het gebouw, waardoor in het metselwerk schilfers, scheuren of holtes ontstaan. In dit geval moeten correctiefactoren worden ingevoerd in de warmteoverdrachtsweerstandscoëfficiënt van materialen.

Op dezelfde manier moeten de warmteverliezen via het dak worden bepaald als het object zich op de bovenste verdieping bevindt. Via de vloer vindt enigszins significant energieverlies alleen plaats in het geval van een onverwarmde, geventileerde kelderruimte, zoals een garage. Naar de grond verdwijnt de warmte praktisch niet.

Voor het berekenen van de warmteoverdrachtsweerstandscoëfficiënt van meerlaagse materialen moeten de coëfficiënten van de afzonderlijke lagen worden opgeteld. Gewoonlijk worden voor de berekeningen alleen de minst warmtegeleidende materialen genomen.

Laten we de tweede oorzaak van warmteverlies bekijken – de ventilatie van het gebouw. Het energieverbruik voor het verwarmen van de toevoerlucht (Q_v) kan worden berekend met de formule:

Q_v = L * q * c * dT, waarbij:

• L – luchtdebiet (m³ / h);
• q – luchtdichtheid (kg / m³);
• c – specifieke warmtecapaciteit van de toevoerlucht (kJ / kg *°C);
• dT – temperatuurverschil tussen de kamerlucht en de buitenlucht (°C).

De specifieke warmtecapaciteit van lucht in het voor ons interessante temperatuurbereik [–50.. +30 °C] is 1.01 kJ / kg *°C of omgerekend naar de benodigde eenheid: 0.28 W * h / kg *°C. De luchtdichtheid hangt af van temperatuur en druk, maar voor berekeningen kan men een waarde van 1.3 kg / m³ nemen.

Voorbeeld. Voor een kamer van 12 m² bij hetzelfde temperatuurverschil als in het vorige voorbeeld bedragen de warmteverliezen als gevolg van ventilatie:

Q_v = (12 * 3) * 1.3 * 0.28 * (22 – (– 30)) = 681 W.

Ontwerpers nemen een luchtdebiet volgens SNiP 41-01-2003 (in ons voorbeeld 3 m³ / h per 1 m² oppervlakte van een woonkamer), maar deze waarde kan aanzienlijk worden verminderd door de gebouweigenaar.

De totale warmteverliezen van de modelkamer bedragen:

Q = Q_tp + Q_v = 969 W.

Om het warmteverlies per dag, week of maand te berekenen, moet u de gemiddelde temperatuur over deze perioden kennen.

Uit de bovenstaande formules blijkt dat de berekening van het gasverbruik voor zowel een korte periode als voor het gehele koude seizoen moet worden uitgevoerd rekening houdend met het klimaat van de plaats waar het verwarmde object zich bevindt. Daarom kunnen beproefde standaardoplossingen alleen worden gebruikt voor vergelijkbare natuurlijke omstandigheden.

Om vergelijkbare klimaatparameters te bepalen, kunt u kaarten van gemiddelde maandtemperaturen in de winter gebruiken. Deze zijn gemakkelijk online te vinden.

Bij een complexe geometrie van het huis en een verscheidenheid aan materialen die bij de bouw en isolatie worden gebruikt, kunt u voor de berekening van de benodigde warmte de diensten van specialisten inschakelen.

Manieren om warmteverliezen te minimaliseren

De kosten voor het verwarmen van een huis vormen een aanzienlijk deel van de onderhoudskosten. Daarom is het verstandig om bepaalde werkzaamheden uit te voeren die gericht zijn op het verminderen van warmteverlies door isolatie van het plafond, de muren van het huis, vloerisolatie en aangrenzende constructies.

Het toepassen van isolatieschema's aan de buitenkant en van binnenuit van het huis kan deze indicator aanzienlijk verminderen. Dit geldt met name voor oude gebouwen met sterk versleten muren en vloeren. Dezelfde polystyreenplaten kunnen niet alleen bevriezing verminderen of volledig voorkomen, maar minimaliseren ook de infiltratie van lucht door de beschermende bekleding.

Ook kan aanzienlijke besparing worden bereikt door zomerruimtes van het huis, zoals veranda's of de zolderverdieping, niet aan te sluiten op de verwarming. In dat geval zal de omtrek van het verwarmde deel van het huis aanzienlijk afnemen.

Het gebruik van de zolderverdieping alleen in de zomer bespaart aanzienlijk op de verwarmingskosten in de winter. In dat geval moet het plafond van de bovenste verdieping echter goed geïsoleerd zijn.

Als men strikt de ventilatienormen volgt die zijn voorgeschreven in SNiP 41-01-2003, dan zullen de warmteverliezen door luchtuitwisseling hoger zijn dan door bevriezing van de muren en het dak van het gebouw. Deze regels zijn verplicht voor ontwerpers en alle rechtspersonen, als de ruimte wordt gebruikt voor productie of dienstverlening. Bewoners van het huis kunnen de in het document vermelde waarden echter naar eigen goeddunken verlagen.

Bovendien kunnen voor het verwarmen van de van buitenaf komende koude lucht warmtewisselaars worden gebruikt in plaats van apparaten die elektriciteit of gas verbruiken. Zo kan een gewone platenwarmtewisselaar meer dan de helft van de energie besparen, en een complexer apparaat met warmtedrager ongeveer 75%.

Berekening van het benodigde gasvolume

Het verbrandingsgas moet het warmteverlies compenseren. Daarvoor is het naast de warmteverliezen van het huis noodzakelijk om de hoeveelheid vrijkomende energie bij verbranding te kennen, die afhangt van het rendement van de ketel en de calorische waarde van het mengsel.

Regel voor het kiezen van een ketel

De keuze van de verwarming moet worden gemaakt rekening houdend met de warmteverliezen van het huis. Het moet voldoende zijn voor de periode waarin het jaarlijkse temperatuurminimum wordt bereikt. In de handleiding van een vloer- of wandgasketel is de parameter “nominaal thermisch vermogen” hiervoor verantwoordelijk, die voor huishoudelijke apparaten wordt gemeten in kW.

Aangezien elke constructie thermische traagheid heeft, wordt voor de berekening van het benodigde ketelvermogen gewoonlijk de indicator van de koudste vijfdaagse periode als minimale temperatuur genomen. Voor een specifieke locatie kan die worden opgevraagd bij organisaties die meteorologische gegevens verzamelen en verwerken, of uit tabel 1 van SNiP 23-01-99 (kolom 4).

Fragment van tabel 1 uit SNiP 23-01-99. Hiermee kunt u de benodigde klimaatgegevens verkrijgen van de locatie waar het verwarmde object zich bevindt.

Als het vermogen van de ketel de voor de verwarming van de ruimte voldoende indicator overschrijdt, leidt dit niet tot een hoger gasverbruik. In dat geval zal de stilstandperiode van de apparatuur langer zijn.

Soms is het verstandig om een ketel met een iets lager vermogen te kiezen. Dergelijke apparaten kunnen aanzienlijk goedkoper zijn, zowel bij aankoop als bij gebruik. In dat geval is het echter noodzakelijk om een reservewarmtebron te hebben (bijvoorbeeld een calorifer in combinatie met een benzinegenerator) die bij strenge vorst kan worden gebruikt.

De belangrijkste indicator van de efficiëntie en zuinigheid van een ketel is het rendement. Bij moderne huishoudelijke apparatuur ligt dit tussen de 88% en 95%. Het rendement staat vermeld in de handleiding van het apparaat en wordt gebruikt bij de berekening van het gasverbruik.

Formule voor warmteafgifte

Om het verbruik van aardgas of vloeibaar gas voor de verwarming van een huis met een oppervlakte van ongeveer 150 m² correct te berekenen, moet u nog een indicator weten: de calorische waarde (specifieke verbrandingswarmte) van de aangevoerde brandstof. Volgens het SI-systeem wordt deze gemeten in J/kg voor vloeibaar gas of in J/m³ voor aardgas.

Gastanks (opslagtanks voor vloeibaar gas) worden gekenmerkt in liters. Om te weten hoeveel brandstof er in kilogrammen in past, kan de verhouding 0,54 kg / 1 l worden toegepast.

Er zijn twee waarden van deze indicator: de onderste calorische waarde (H_l) en de bovenste (H_h). Deze is afhankelijk van de vochtigheid en temperatuur van de brandstof. Bij de berekening wordt de H_l-waarde genomen – die moet u bij de gasleverancier opvragen.

Als dergelijke informatie niet beschikbaar is, kunnen bij de berekeningen de volgende waarden worden aangenomen:

• voor aardgas H_l = 33.5 MJ / m³;
• voor vloeibaar gas H_l = 45.2 MJ / kg.

Aangezien 1 MJ = 278 Wh, krijgen we de volgende stookwaarden:

• voor aardgas H_l = 9.3 kWh / m³;
• voor vloeibaar gas H_l = 12.6 kWh / kg.

Het volume gas dat gedurende een bepaalde periode wordt verbruikt V (m³ of kg) kan worden berekend met de volgende formule:

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

• Q – warmteverlies van het gebouw (kW);
• E – duur van de stookperiode (h);
• H_l – minimale stookwaarde van het gas (kWh / m³);
• K – rendement van de ketel.

Voor vloeibaar gas is de dimensie van H_l kWh / kg.

Voorbeeldberekening van het gasverbruik

Laten we als voorbeeld een typische geprefabriceerde houtskeletbouw tweelaagse cottage nemen. Regio – Altaj kraj, stad Barnaul.

Afmetingen van de cottage – 10 x 8.5 m. Hellingshoek van het zadeldak – 30°. Dit ontwerp kenmerkt zich door een warme zolder, een relatief groot glasoppervlak, de afwezigheid van een kelder en uitstekende delen van het huis.

Stap 1. Laten we de belangrijkste parameters van het huis berekenen voor het warmteverlies:

• Vloer. Bij afwezigheid van een geventileerde kelderruimte kunnen verliezen via de vloer en fundering worden verwaarloosd.
• Ramen. Dubbel glas “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R_o = 0.75. Glasoppervlak S_o = 40 m².
• Muren. Het oppervlak van de langsmuur (zijmuur) is 10 * 3.5 = 35 m². Het oppervlak van de dwarsmuur (gevelmuur) is 8.5 * 3.5 + 8.5² * tg(30) / 4 = 40 m². De totale oppervlakte van de omtrek van het gebouw is dus 150 m², en rekening houdend met het glas is de gezochte waarde S_s = 150 – 40 = 110 m².
• Muren. De belangrijkste isolatiematerialen zijn gelamineerd hout, dikte 200 mm (R_b = 1.27) en basaltisolatie, dikte 150 mm (R_u = 3.95). De totale warmteweerstand voor de muur is R_s = R_b + R_u = 5.22.
• Dak. De isolatie volgt volledig de vorm van het dak. Het dakoppervlak zonder oversteken S_k = 10 * 8.5 / cos (30) = 98 m².
• Dak. De belangrijkste isolatiematerialen zijn lambrisering, dikte 12.5 mm (R_v = 0.07) en basaltisolatie, dikte 200 mm (R_u = 5.27). De totale warmteweerstand voor het dak is R_k = R_v + R_u = 5.34.
• Ventilatie. Laat de luchtstroom worden berekend, niet op basis van het oppervlak van het huis, maar rekening houdend met de vereisten om een waarde van ten minste 30 m³ per persoon per uur te garanderen. Aangezien er permanent 4 mensen in het huis wonen, is L = 30 * 4 = 120 m³ / h.

Stap 2. Laten we het benodigde vermogen van de ketel berekenen. Als de apparatuur al is aangeschaft, kunt u deze stap overslaan.

Voor onze berekeningen hoeven we slechts twee parameters van de gasketel te kennen: het rendement en het nominale vermogen. Deze moeten in de documentatie van het apparaat staan vermeld.

De temperatuur van de koudste vijfdaagse periode is “–41 °C”. De comforttemperatuur stellen we op “+24 °C”. Het gemiddelde temperatuurverschil in deze periode is dus dT = 65 °C.

Berekenen we het warmteverlies:

• via ramen: Q_o = S_o * dT / R_o = 40 * 65 / 0.75 = 3467 W;
• via muren: Q_s = S_s * dT / R_s = 110 * 65 / 5.22 = 1370 W;
• via dak: Q_k = S_k * dT / R_k = 98 * 65 / 5.34 = 1199 W;
• door ventilatie: Q_v = L * q * c * dT = 120 * 1.3 * 0.28 * 65 = 2839 W.

Het totale warmteverlies van het hele huis tijdens de koude vijfdaagse periode bedraagt:

Q = Q_o + Q_s + Q_k + Q_v = 3467 + 1370 + 1199 + 2839 = 8875 W.

Dus voor dit modelhuis kunt u een gasketel kiezen met een maximaal thermisch vermogen van 10-12 kW. Als het gas ook wordt gebruikt voor warmwatervoorziening, dan moet u een krachtiger apparaat nemen.

Stap 3. Laten we de duur van de stookperiode en de gemiddelde warmteverliezen berekenen.

Onder het koude seizoen, wanneer verwarming nodig is, verstaat men het seizoen met gemiddelde dagtemperaturen onder 8-10 °C. Daarom kunt u voor de berekeningen kolom nr. 11-12 of kolom nr. 13-14 van tabel 1 van SNiP 23-01-99 nemen.

Deze keuze is aan de eigenaren van het huis. Er zal echter geen significant verschil zijn in het jaarlijkse brandstofverbruik. In ons geval kiezen we voor de periode met een temperatuur lager dan “+10 °C”. De duur van deze periode is 235 dagen of E = 5640 uur.

Bij centrale verwarming wordt de toevoer van het verwarmingsmedium in- en uitgeschakeld volgens vastgestelde normen. Een van de voordelen van een privéwoning is dat de verwarmingsmodus naar wens van de bewoners kan worden gestart.

Het warmteverlies van het huis voor de gemiddelde temperatuur in deze periode wordt op dezelfde manier berekend als in stap 2, alleen met de parameter dT = 24 – (– 6.7) = 30.7 °C. Na de berekeningen krijgen we Q = 4192 W.

Stap 4. Laten we het volume van het verbruikte gas berekenen.

Laat het rendement van de ketel K = 0.92. Dan bedraagt het volume verbruikt gas (bij gemiddelde waarden van de minimale stookwaarde van het gasmengsel) gedurende de koude periode:

• voor aardgas: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (9300 * 0.92) = 2763 m³;
• voor vloeibaar gas: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (12600 * 0.92) = 2040 kg.

Als u de gasprijzen kent, kunt u ook de financiële kosten voor de verwarming berekenen.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Vermindering van het gasverbruik door het corrigeren van fouten met betrekking tot de isolatie van het huis. Een praktijkvoorbeeld:

Gasverbruik bij bekend thermisch vermogen:

Alle berekeningen van warmteverlies kunt u alleen zelf uitvoeren als de warmtebesparende eigenschappen van de materialen waarvan het huis is gebouwd bekend zijn. Als het gebouw oud is, moet u het eerst controleren op bevriezing en de geconstateerde problemen verhelpen.

Daarna kunt u met de in het artikel gepresenteerde formules het gasverbruik met hoge nauwkeurigheid berekenen.

Laat alstublieft uw opmerkingen achter in het onderstaande feedbackblok. Plaats foto's die relevant zijn voor het artikel, stel vragen over interessante punten. Deel nuttige informatie die nuttig kan zijn voor de bezoekers van onze website.