Как рассчитать расход газа газового котла

Какой газ используется для отопления

В быту и промышленности получили распространение 2 вида топлива:

• метан, используемый в газопроводах;
• пропан-бутановая смесь, применяемая в автономных системах.

От чего зависит аппетит котла

Во-первых, от его мощности. Чем она больше, тем выше будет и расход газовых котлов. Причем снизить аппетит теплогенерирующего прибора за счет использования у вас не получится. Если вы приобрели газовый очаг на 20 кВт, то даже на минимуме он будет потреблять больше, чем 10-киловаттный прибор на максимуме. Поэтому будьте внимательны при выборе мощности теплогенерирующих приборов.

Во-вторых, от температуры «за бортом». В этом случае в дело вступает уже упомянутый регулятор мощности. Ведь при низкой температуре в доме мы попытаемся выжать из отопления максимальное количество калорий, вывернув ручку регулятора на максимум. И если в относительно теплую (для зимы) погоду регулятор стоит на «единичке» или «двоечке», то при 30- или 40-градусных морозах его переключают на «пятерочку» или даже «семерку». И количество кубометров газа, прошедших сквозь форсунки в камеру сгорания, увеличивается вдвое.

В-третьих, от калорийности газа. Потребителем эта величина не контролируется. Поэтому газораспределяющие компании иногда шалят с составом «голубого» топлива. Ведь тот же сжатый азот, закаченный в центральный трубопровод, стоит в 2,5-3 раза дешевле природного газа.

Сейчас такие схемы мошенничества, к нашему счастью, уже не практикуют, но подать в трубы «неосушенный» газ с большим содержанием водяных паров и прочих примесей газовщики могут запросто. И если ваш чайник вскипает не за 2-3 минуты, а за 5-7, то что можно требовать от системы отопления?

В-четвертых, от технического состояния теплообменника. Нагрев воды или теплоносителя в газовых приборах происходит в теплообменнике – особом трубопроводе из меди, расположенном или в камере сгорания или за ее стенками. И если теплообменник забьется накипью или остатками окалины из батарей, то вам придется прибавить мощности, компенсируя упавшую теплоотдачу.

В-пятых, от количества нагревательных контуров. Почти во всех современных газовых котлах стоит больше одного нагревательного контура. Ведь такие теплогенерирующие приборы обслуживают не только разводку системы отопления, но и линию домашнего горячего водоснабжения.

От чего зависит потребление газа

Важный вопрос, от которого зависят материальные расходы. Факторы:

• мощность котла;
• тепловые потери;
• калорийность газа.

Котел — основной генератор тепла, от производительности зависит комфорт, расход газа. Обогреватель может быть:

• конвекторным;
• с открытой камерой сгорания;
• с закрытой камерой сгорания;
• конденсационным.

Конвектор – воздушный обогреватель. Используется конвекция: принудительная, естественная. Газ сгорает в камере сгорания, проходя по теплообменнику, выводится наружу. Холодный воздух поступает к теплообменнику через нижнюю часть корпуса, нагревается, выходит в помещение. Для ускорения процесса используют вентиляторы.

Газовый конвектор

Топка может быть двух видов:

В открытой топке кислород берется из воздуха помещения, продукты сгорания выводятся наружу.

Обогреватели с открытой камерой можно ставить в нежилых помещениях. Это связано с безопасностью.

В закрытой камере кислород поступает вместе с наружным воздухом, выводится наружу. Системы более безопасные, производительные. Конвекторы отличаются малым КПД, около 86%, используются для обогрева небольших помещений.

Схема котла с: а) открытой; б) закрытой топкой

Газовые котлы устроены примерно также, но нагревают воду, которая обладает теплопроводностью выше, чем у воздуха, КПД больше. Отличие — способ передачи тепла. Нагретая в теплообменнике вода (другой теплоноситель) насосом передается радиаторам в разных частях дома. Возможно передавать тепло на большие расстояния. КПД у котлов с открытой камерой составляет 88%, закрытой – 92%.

Чтобы повысить производительность котла, стараются отобрать тепло у продуктов сгорания. Придумали конденсационный котел. Работает, как обычный, но имеет два теплообменника: первый – обычный, берет тепло от продуктов сгорания, второй устанавливается на пути выхлопных газов.

Как работает газовый конденсационный котел

Чем меньше тепловые потери, тем меньше расход газа.

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.

Тема: потребление газа

Лекция №4

1. Классификация потребителей газа. Расчет годового потребления газа городом

1.1 Потребление газа в квартирах.

1.2 Потребление газа на предприятиях бытового обслуживания.

1.3 Потребление газа на предприятиях общественного питания.

1.4 Потребление газа в учреждениях здравоохранения.

1.5 Потребление газа предприятиями по производству хлеба и кон­дитерских изделий.

2. Неравномерность и регулирование потребления газа

3. Расчетный расход газа

3.1. Коэффициент часового максимума.

1. Классификация потребителей газа. Расчет годового потребления газа городом

Все виды потребления газа можно сгруппировать следующим образом: бытовое (в городских квартирах, домах сельской местно­сти); коммунальное (на предприятиях бытового обслуживания, об­щественного питания, по производству хлебобулочных изделий и учреждениях здравоохранения и др.); на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий; промышленное.

Годовое потребление газа является основой при составлении проекта газоснабжения любого населенного пункта. Годовой рас­ход газа для каждой категории потребителей определяют на конец расчетного периода. Расход газа на бытовые и коммунально-быто­вые нужды населения зависит от множества факторов: применя­емого газового оборудования, благоустройства и заселенности квар­тир, степени коммунально-бытового обслуживания населения, наличия централизованного теплоснабжения, климатических ус­ловий.

Нормы расхода теплоты на одного человека или какой-либо условный показатель в год регламентируются соответствующими строительными нормами и правилами (СНиП), периодически пе­ресматриваемыми и обновляемыми. В настоящее время принято руководствоваться СНиП 2.04.08-87*.

Рассмотрим расчет годового потребления газа в населенном пункте отдельно для каждой группы потребителей.Потребление газа в квартирах.При расчете необходимо учиты­вать степень благоустройства квартир. Обозначим часть населения, проживающего в квартирах с централизованным горячим водо­снабжением, хurв; часть населения, проживающего в квартирах с горячим водоснабжением от газовых водонагревателей, — хгв; часть населения, проживающего в квартирах без горячего водоснабже­ния, — хбгв.

где Ук.в —

степень охвата газоснабжением квартир, т.е. отношение газифицированных квартир к их общему числу; N—число жите­лей в населенном пункте;qцгв — норма расхода теплоты на одно­го человека в год в квартире с газовой плитой и централизован­ным горячим водоснабжением, МДж;

q6гв —норма расхода теп­лоты на одного человека в год в квартире без горячего водоснаб­жения, МДж;qгв —нормы расхода теплоты на одного человека в год при наличии в квартире газовой плиты и газового водонагре­вателя, МДж.

Потребление газа на предприятиях бытового обслуживания.При расчете потребления газа этими предприятиями учитывают расход теплоты на обработку белья в прачечных и дезинфекционных ка­мерах и на мытье населения в банях.

Нормы расхода теплоты в прачечных и дезинфекционных каме­рах отнесены к I т сухого белья, а в банях — к одной помывке.

При определении расхода газа в прачечных учитывают степень охвата населения прачечными znp,

т.е. отношение числа людей, пользующихся услугами прачечных, к общему числу жителей N, а накопление сухого белья для стирки на одного человека в год принимают равным 100 кг.

При наличии в городе прачечных с различной степенью меха­низации общее количество стираемого белья подразделяют соот­ветственно их производительности и обозначают части населения, пользующегося не механизированными прачечными, — x н

пр, пользу­ющегося механизированными прачечными, —хмпр, а прачечными с сушкой и глажением —хмпрс.

Расход теплоты прачечными (в год) рассчитывают следующим образом:

где упр

— степень охвата прачечных газоснабжением;qнпр — норма расхода теплоты на стирку 1 т белья в немеханизированных пра­чечных с сушильными шкафами, МДж;q мпp —норма расхода теплоты на стирку 1 т белья в механизированных прачечных, МДж;qм.пр.с — норма расхода теплоты на стирку 1 т белья в механизи­рованных прачечных с сушкой и глажением, МДж.

Дезинфекция белья и одежды производится в паровых и газо­воздушных дезинфекционных камерах. Зная степень охвата населе­ния дезинфекционными камерами zдK

и накопление белья для дезинфекцииМдкна одного человека в год в тоннах, а также степень охвата дезинфекционных камер газоснабжениемудк,определим расход теплоты на дезинфекционные камеры в год:

где хплк —

часть населения, пользующаяся паровыми дезинфек­ционными камерами;qпдK— норма расхода теплоты на дезинфек­цию 1 т белья и одежды в паровых камерах, МДж;хгвд —часть населения, пользующаяся дезинфекционными камерами;qгвд—норма расхода теплоты на дезинфекцию 1 т белья и одежды в горячевоздушных камерах, МДж.

Потребление газа в банях определяют из расчета 52 помывки на одного человека в год. Если часть населения, пользующегося баня­ми, — Zб, а степень охвата бань газоснабжением уб, то расход теп­лоты в год на бани

где z

бВ — часть населения, пользующегося банями с ванными;qбв — норма расхода теплоты на одну помывку в банях с ванными; Xббв — часть населения, пользующегося банями без ванн;qб6в — норма расхода теплоты на одну помывку в банях без ванн.

Потребление газа на предприятиях общественного питания.Сте­пень охвата населения обслуживанием предприятиями обществен­ного питания гпоп находят как долю от общей численности насе­ления, считая при этом, что каждый житель, регулярно пользу­ющийся предприятиями общественного питания, потребляет при­мерно один обед и один ужин (завтрак) в день. Степень охвата газоснабжением предприятий общественного питания zпоп

указы­вается в задании на их проектирование.

Тогда расход теплоты в год предприятиями общественного пи­тания

где q0 —

норма расхода теплоты на приготовление одного обеда, МДж;qy(з) —норма расхода теплоты на приготовление одного ужина (завтрака), МДж.

Потребление газа в учреждениях здравоохранения.Газ в учрежде­ниях здравоохранения идет на приготовление пищи (хузп)

и на­грев горячей воды для хозяйственно-бытовых нужд и лечебных процедур(хухб).Так как нормы расхода теплоты даются на одну койку, то при расчете потребления газа необходимо определить общее число коек, т.е. вместимость медицинских учреждений, исходя из условий: 12 коек на 1 000 жителей.

Тогда расход теплоты в год учреждениями здравоохранения

где ууз

— степень охвата учреждений здравоохранения газоснабжени­ем;qузп— норма расхода теплоты на приготовление пищи на одну койку, МДж;

qyx6 —

норма расхода теплоты на приготовление горя­чей воды для хозяйственно-бытовых нужд и лечебных процедур, МДж.

Потребление газа предприятиями по производству хлеба и кон­дитерских изделий.Расчет годового расхода газа ведут в предпо­ложении, что средняя суточная выпечка на одного жителя состав­ляет 0,6…0,8 кг.

С учетом степени охвата газоснабжением предприятий по про­изводству хлебобулочных и кондитерских изделий ухп

расход на них теплоты

где Хф —

доля формового хлеба в суточной выпечке;qФ — норма расхода теплоты на выпечку 1 т формового хлеба, МДж; хп — доля подового хлеба в суточной выпечке;qп— норма расхода теплоты на выпечку 1 т хлеба подового, батонов, булок, сдобы, МДж;хки —доля кондитерских изделий в суточной выпечке;qки — норма рас­хода теплоты на выпечку 1 т кондитерских изделий, МДж.

Годовые расходы газа на технологические нужды промышлен­ных и сельскохозяйственных предприятий определяют по данным топливопотребления этих предприятий с перспективой их разви­тия или на основе технологических норм расхода топлива.

2. Неравномерность и регулирование потребления газа

Потребление газа происходит неравномерно. Причем различа­ют следующие виды неравномерности потребление газа: сезонный, или по месяцам года; суточный, или по дням недели; часовой, или по часам суток.

Режим потребления газа зависит от режима отдельных потре­бителей и их удельного веса в общем объеме потребления.

Неравномерность потребления оказывает влияние на экономи­ческие показатели систем газораспределения.

Газопровод, рассчитанный на минимальный расход газа, не обес­печит подачу необходимого его количества при максимуме потребле­ния. Ориентация при расчете на пик потребления приводит к непол­ному использованию пропускной способности газопроводов в пери­од снижения нагрузки, что повышает себестоимость транспорта газа.

Режим потребления газа по месяцам характеризуется значитель­ной неравномерностью. Наиболее неравномерна отопительная на­грузка газа, которая изменяется в соответствии с температурой наружного воздуха, т.е. зимой при низких температурах воздуха расход газа максимальный.

Довольно равномерно потребляют газовое топливо промышлен­ные предприятия, а так как их режим зависит в основном от характера технологического процесса, наибольшей равномерностью потреб­ления отличаются предприятия с непрерывным технологическим про­цессом.

Неравномерность потребле­ния газа промышленными предпри­ятиями зависит также от соотноше­ния теплоты, идущей на отопление и вентиляцию, и теплоты, расхо­дуемой на технологические процессы. Режим потребления газа по дням недели зависит от уклада жизни на­селения, режима работы предприя­тий, изменения температуры наруж­ного воздуха.

Рис. 1. График неравномер­ности потребления газа по

месяцам

Режим потребления газа по часам суток бытовыми и комму­нальными потребителями отличается значительной неравномер­ностью. Суточный график потребления характеризуется двумя пи­ками: утренним и вечерним.

Неравномерность потребления газа характеризуют два показа­теля, которые проанализируем на примере режима потребления газа по месяцам года:

• коэффициент а,

определяющийся количеством газа в долях от годового потребления, которое является избыточным по отноше­нию к средней равномерной его подаче (объемный показатель);

• максимальный коэффициент сезонной неравномерности потребления газа Кмmax(мощностный показатель), т.е. отношение рас­хода газа за данный месяц к среднемесячному расходу за год.

На рис.1 представлен график потребления газа по месяцам. Неравномерность потребления характеризуется площадью графи­ка, заштрихованного над средней линией подачи газа, которая определяется разностью

где кi —

коэффициент неравномерности;ni—число дней в месяце. Коэффициент сезонной неравномерности потребления, %,

Для регулирования сезонной неравномерности потребления газа используют подземное хранение запасов газа; потребители-регу­ляторы, которыми сбрасывают излишки газа в летний период; ре­зервные мощности промыслов и газопроводов.

Газ закачивают в хранилища в период наименьшего его потреб­ления, а в месяцы наибольшего потребления газ отбирают из этих хранилищ. Если емкость хранилища ограничена, то используют потребители-регуляторы, с помощью которых заполняют прова­лы в графике потребления, т.е. подавая им излишки газа.

В каче­стве потребителей-регуляторов используют электростанции, ко­тельные, промышленные предприятия, рассчитанные на двойное топливоснабжение: газ и мазут или газ и угольная пыль. В летний период такие предприятия используют избытки газа, а зимой они переходят на другой вид топлива.

Суточную неравномерность потребления также регулируют пу­тем ограничения подачи газа электростанциям и промышленным предприятиям с двойным топливоснабжением.

Перспективным направлением регулирования потребления газа является создание изотермических хранилищ сжиженного газа и установок регазификации.

Для покрытия часовой неравномерности потребления исполь­зуют аккумулирующие емкости последних участков магистраль­ных газопроводов, т.е. в ночное время газ накапливается в газо­проводе и его давление растет, а днем производительность газо­провода увеличивается за счет аккумулированного газа.