Как рассчитать расход газа: подробное руководство

Определение годовых расходов газа

Годовые
расходы газа Qгод,
м3/год,
на бытовые нужды определяют по чис­ленности
населения города (района) и нормам
газопотребления на одного чело­века,
а на коммунально-бытовые – в зависимости
от пропускной способности предприятия
и норм расхода газа по формуле:

(3.1)

Где:

q
– норма расхода теплоты на одну расчетную
единицу, МДж/год;

N
– число расчетных единиц;

– низшая теплота сгорания газа на сухую
массу, МДж/м3.

Таблица
3.1 Годовой расход газа на бытовые
и коммунально-бытовые нужды

Назначение расходуемого газа	Показатель потребления	Количество расчетных единиц	Норма расхода тепла q, МДж/год	Годовой расход газа , м3/год	Результаты, м3/год
Кварталыс газовыми плитами и централизованным ГВС (1-я зона застройки)
На приготовление пищи и хозяйственные нужды в жилых домах	На 1 чел. В год	Численность жителей N1=136427,6	2800		6923067,49
Больницы для приготовления пищи и горячей воды	На 1 койку в год		1637,131		367911,5
Поликлиники для процедур	На 1 посетителя в год		3547,117		5335,796
Столовые и рестораны	На 1 обед и 1завтрак		14938822		1705670,755
ИТОГО:	9348138,911
Кварталы с газовыми плитами и проточными водонагревателями (2-я зона застройки)
На приготовление пищи и хозяйственные нужды в жилых домах	На 1 чел. В год	Численность жителей N5=1219244,8	8000		31787588,63
Больницы для приготовления пищи и горячей воды	На 1 койку в год		2630,9376		591249,1485
Поликлиники для процедур	На 1 посетителя в год		5700,3648		8574,702
Столовые и рестораны	На 1 чел. В год		24007305		2741083,502
ИТОГО:	36717875,41
Годовые расходы газа крупными коммунально-бытовыми потребителями
Бани	На 1 помывку		3698992,9		2681524,637
Прачечные	На 1 т сухого белья		25964,085		8846452,913
Хлебозавод	На 1 т изделий		90874,298		8975855,815

Годовые
расходы газа на технологические и
энергетические нужды промышленных,
коммунально-бытовых и сельскохозяйственных
предприятий оп­ределяют по удельным
нормам расхода топлива, объему выпускаемой
продук­ции и величине фактического
топливопотребления. Расход газа
определяют от­дельно для каждого
предприятия.

Годовой
расход газа на котельную складывается
из расходов газа на ото­пление, горячее
водоснабжение и принудительную вентиляцию
зданий во всем районе.

Годовой
расход газа на отопление
, м3/год,
жилых и общественных зданий рассчитывают
по формуле:

(3.1)

Где:

а
= 1,17 – поправочный коэффициент принимается
в зависимости от температуры наружного
воздуха;

q_a–
удельная отопительная характеристика
здания принимается 1,26-1,67 для жилых
зданий в зависимости от этажности,
кДж/(м3×ч×оС);

t_в
– температура
внутреннего воздуха, С;

t_cpот
– средняя темпе­ратура наружного
воздуха в отопительный период , °С;
п_от
=120 – продолжитель­ность отопительного
периода, сут. ;

V_H–
наружный строительный объем отапли­ваемых
зданий, м3;

–низшая
теплота сгорания газа на сухую массу,
кДж/м3;

ή
– КПД теплоиспользующей установки,
принимается 0,8-0,9 для отопительной
котельной.

Наружный
строительный объем отапливаемых зданий
можно определить

как

(3.2)

Где:

V–
объем жилых зданий на человека, принимается
равным 60 м3/чел,
если нет других данных;

N_p—
количество жителей в районе, чел.

Таблица
3.2 Значения поправочного коэффициента
а
в зависимости от температуры

наружного
воздуха

,°С	-10	-15	-20	-25	-30	-35	-40	-50
а	1,45	1,20	1,17	1,08	1,00	0,95	0,85	0,82

Годовой
расход газа на централизованное горячее
водоснабжение (ГВС)
,
м3/год,
котельных определяют по формуле:

(3.3)

Где:

q_ГВС
= 1050 кДж/(чел-ч) – укрупненный показатель
среднечасового расхода тепла на ГВС на
1 чел.;

N
– число
жителей, пользующихся цен­трализованном
ГВС;

t_хл,t_хз–
температура холодной воды в летний и
зимний пе­риод, °С, принимается t_хл
=15 °С,t_x=5
°С;

–низшая
теплота сгорания газа на сухую массу,
кДж/м3;

–
коэффициент, учитывающий снижение
расхода го­рячей воды в летний период
в зависимости от климатической зоны,
принимает­ся от 0,8 до 1.

м3/год

Годовой
расход газа на принудительную вентиляцию
общественных зда­ний
,
м3/год,
можно определить из выражения

(3.4)

Где:

q_в–
удельная вентиляционная характеристика
здания, может быть принята 0,837 кДж/(м3×ч×°С);

f_cp.в.–
средняя температура наружного воздуха
для расчета вентиляции, °С, (допускается
приниматьt_cp
в.=t_cpom).

По
району годовой расход газа , потребляемый
сетями низкого давления
,
м3/год,
равен

(3.5)

м3/год

Годовой
расход газа крупными коммунально-бытовыми
потребителями
, м3/год,
равен:

(3.6)

м3/год

Всего
на коммунальные и коммунально-бытовые
нужды расходуется
,
м3/год,
газа

(3.7)

м3/год

Общий
годовой расход газа районом
,
м3/год,
без промышленных потребителей составляет:

(3.8)

м3/год.

Объемный расход

Объемный расход — это количество жидкости, газа или пара, проходящих заданную точку за определенные отрезок времени, измеряется в единицах объёма таких, как м 3 /мин.

Значение давления и скорости в потоке

Давление, которое обычно определяется, как сила на единицу площади, является важной характеристикой потока. На рисунке выше показаны два направления, в которых поток жидкости, газа или пара, двигаясь, оказывает давление в трубопроводе в направлении самого потока и на стенки трубопровода. Именно давление во втором направлении чаще всего используют в расходомерных устройствах, в которых на основе показания перепада давления в трубопроводе, определяется расход

Именно давление во втором направлении чаще всего используют в расходомерных устройствах, в которых на основе показания перепада давления в трубопроводе, определяется расход

На рисунке выше показаны два направления, в которых поток жидкости, газа или пара, двигаясь, оказывает давление в трубопроводе в направлении самого потока и на стенки трубопровода. Именно давление во втором направлении чаще всего используют в расходомерных устройствах, в которых на основе показания перепада давления в трубопроводе, определяется расход.

Скорость, с которой течет жидкость, газ или пар в значительной степени влияет на величину давления, оказываемого жидкостью, газом или паром на стенки трубопровода; в результате изменения скорости изменится давление на стенки трубопровода. На рисунке ниже графически изображена взаимосвязь между скоростью потока жидкости, газа или пара и давлением, которое оказывает поток жидкости на стенки трубопровода.

Как видно из рисунка, диаметр трубы в точке «А» больше, чем диаметр трубы в точке «B». Так как количество жидкости, входящей в трубопровод в точке «А», должно равняться количеству жидкости, выходящей из трубопровода в точке «В», скорость, с которой течёт жидкость, проходя более узкую часть трубы, должна увеличиваться. При увеличении скорости жидкости, будет уменьшаться давление, оказываемое жидкостью на стенки трубы.

Для того, чтобы показать, как увеличение скорости расхода текучей среды может приводить к уменьшению величины давления, оказываемого потоком текучей среды на стенки трубопровода, можно воспользоваться математической формулой. В этой формуле учтены только скорость и давление. Другие показатели, такие как: трение или вязкость не учтены

Если не принимать во внимание эти показатели, то упрощенная формула записывается так: PA + K (VA) 2 = PB + K (VB) 2

Давление, оказываемое текучей средой на стенки трубы, обозначено буквой P. РA — это давление на стенки трубопровода в точке «А» и PB — это давление в точке «B». Скорость текучей среды обозначена буквой V. VA — это скорость текучей среды по трубопроводу в точке «А» и VB — это скорость в точке «B». K — это математическая константа.

Как уже было сформулировано выше, для того, чтобы количество газа, жидкости или пара прошедшее трубопровод в точке «B», равнялось количеству газа, жидкости или пара, вошедшему в трубопровод в точке «А», скорость жидкости, газа или пара в точке «B» должна увеличиваться. Поэтому, если PA + K (VA)2 должно равняться PB + K (VB)2, то при увеличении скорости VB давление РB должно уменьшиться. Таким образом увеличение скорости приводит к уменьшению параметра давления.

Типы потока газа, жидкости и пара

Скорость среды также влияет на тип потока, образующегося в трубе. Для описания потока жидкости, газа или пара используются два основных термина: ламинарный и турбулентный.

Ламинарный поток

Ламинарный поток — это поток газа, жидкости или пара без завихрений, который образуется при относительно небольших общих скоростях текучей среды. При ламинарном потоке жидкость, газ или пар движется ровными слоями. Скорость слоев, движущихся в центре потока выше, чем скорость внешних (текущих у стенок трубопровода) слоёв потока. Уменьшение скорости движения внешних слоев потока происходит из-за наличия трения между текущими внешними слоями потока и стенками трубопровода.

Турбулентный поток

Турбулентный поток — это поток газа, жидкости или пара с завихрениями, который образуется при более высоких скоростях. При турбулентном потоке слои потока движутся с завихрениями, а не стремятся к прямолинейному направлению в своем течении. Турбулентность может неблагоприятно влиять на точность измерений расхода посредством возникновения разных величин давления на стенки трубопровода в любой заданной точке.

Расчет расхода магистрального газа

Подсчет необходимой мощности выполняется из предположения, что высота комнат не превышает 3 м, его площадь равна 150 м2, состояние строения удовлетворительное, утепление есть. Тогда для обогрева 10 м2 площади в среднем расходуется 1 кВт энергии при температуре более низкой чем –10 0С. Так как такая температура в среднем держится только половину отопительного сезона, можно взять за базовое значение – 50 Вт*м/ час.

В зависимости от толщины утеплителя стены расход газа значительно снижается Источник m-strana.ru

Расход газа на отопление дома 150 м2 будет определяться по соотношению

А = Q / q * ɳ

• Q

  в выбранном примере рассчитывается как 150*50 = 7,5 кВт и является требуемой мощностью, необходимой для обогрева данного помещения.

• q

  отвечает за марку газа и оказывает удельную теплоту. Для примера q = 9,45 кВт (газ G 20).

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

• ɳ

  показывает коэффициент полезного действия котла, выраженный в отношении к единице. Если КПД = 95 %, тогда ɳ = 0,95.

Выполним вычисления, получаем что расход газа для дома площадью 150 м2 будет равен 0,836 м3 в час, для дома размером в 100 м2 – 0,57 м3 в час. Для получения среднесуточного количества, полученный результат умножается на 24, для среднемесячного – умножается еще на 30.

Если изменить КПД котла на 85% в час буде расходоваться 0,93 м3.

Тепловые счетчики

А теперь выясним, какая информация нужна для того, чтобы рассчитать отопление. Легко догадаться, что это за информация.

1. Температура рабочей жидкости на выходе/входе конкретного участка магистрали.

2. Расход рабочей жидкости, которая проходит через приборы отопления.

Расход определяется посредством применения устройств теплового учета, то есть счетчиков. Такие могут быть двух типов, ознакомимся с ними.

Крыльчатые счетчики

Такие приборы предназначаются не только для отопительных систем, но и для горячего водоснабжения. Единственным их отличием от тех счетчиков, которые применяются для холодной воды, является материал, из которого выполняется крыльчатка – в данном случае он более устойчив к повышенным температурам.

Что касается механизма работы, то он практически тот же:

• из-за циркуляции рабочей жидкости крыльчатка начинает вращаться;
• вращение крыльчатки передается учетному механизму;
• передача осуществляется без непосредственного взаимодействия, а при помощи перманентного магнита.

Невзирая на то, что конструкция таких счетчиков предельно проста, порог срабатывания у них достаточно низкий, более того, имеет место и надежная защита от искажения показаний: малейшие попытки торможения крыльчатки посредством наружного магнитного поля пресекаются благодаря антимагнитному экрану.

Приборы с регистратором перепадов

Такие приборы функционируют на основе закона Бернулли, утверждающего, что скорость движения потока газа либо жидкости обратно пропорциональна его статическому движению. Но каким образом это гидродинамическое свойство применимо к расчетам расхода рабочей жидкости? Очень просто – нужно всего лишь преградить ей путь посредством подпорной шайбы. При этом скорость падения давления на этой шайбе будет обратно пропорциональной скорости движущегося потока. И если давление будет регистрироваться сразу двумя датчиками, то можно с легкостью определять расход, причем в режиме реального времени.

Обратите внимание! Конструкция счетчика подразумевает наличие электроники. Преимущественное большинство таких современных моделей предоставляет не только сухую информацию (температура рабочей жидкости, ее расход), но и определяет фактическое использование тепловой энергии. Модуль управления здесь оснащен портом для подключения к ПК и может настраиваться вручную

Модуль управления здесь оснащен портом для подключения к ПК и может настраиваться вручную.

У многих читателей наверняка появится закономерный вопрос: а как быть, если речь идет не о закрытой отопительной системе, а об открытой, в которой возможен отбор для горячего водоснабжения? Как в таком случае совершать расчет Гкал на отопление? Ответ вполне очевиден: здесь датчики напора (равно как и подпорные шайбы) ставятся одновременно и на подачу, и на «обратку». И разница в расходе рабочей жидкости будет свидетельствовать о том количестве нагретой воды, которая была использована для бытовых нужд.

Расход природного газа в быту

В расчете объемов потребляемого газа нуждаются владельцы всех квартир и домов, многие предприятия. Данные по потребности в топливных ресурсах включают в проекты индивидуальных домов и их частей. Чтобы платить по действительным цифрам, используют газовые счетчики.

Уровень потребления зависит от оборудования, теплоизоляции здания, времени года. В квартирах без централизованного отопления и горячего водоснабжения нагрузка уходит на водонагревательный бойлер. Прибор потребляет до 3—8 раз больше газа, чем плита.

Газовые водонагреватели (бойлеры, котлы) бывают настенными и напольными: применяют их одновременно и для отопления, и для нагрева воды, а менее функциональные модели в основном только для подогрева

Максимальный расход плитой зависит от количества конфорок и мощности каждой из них:

• пониженная — менее 0,6 кВт;
• обычная — около 1,7 кВт;
• повышенная — более 2,6 кВт.

По другой классификации, низкая мощность у горелок соответствует 0,21—1,05 кВт, нормальная — 1,05—2,09, повышенная — 2,09—3,14, а высокая — более 3,14 кВт.

Обычная современная плита использует по меньшей мере 40 литров газа в час во включенном состоянии. Обычно плита расходует около 4 м³ в месяц на 1 жильца, и примерно такую же цифру потребитель увидит, если пользуется счетчиком. Сжатого газа в баллонах в плане объема требуется намного меньше. Семье из 3 человек емкости на 50 литров хватит примерно на 3 месяца.

В квартире с плитой на 4 конфорки и без водонагревателя можно поставить счетчик маркировки G1,6. Прибор с типоразмером G2,5 используют, если есть также бойлер. Для измерения расхода газа устанавливают и большие газомеры, на G4, G6, G10 и G16. Счетчик с параметром G4 справится с расчетом потребления газа 2 плитами.

Водонагреватели бывают 1- и 2-контурными. Для котла на 2 ветки и мощной газовой плиты есть смысл ставить 2 счетчика. Одна из причин состоит в том, что бытовые газомеры плохо справляются с большой разницей между мощностью оборудования. Слабая плита на минимальных оборотах использует во много раз меньше топлива, чем водонагреватель на максимуме.

У классической плиты есть 1 крупная конфорка, 2 средние и 1 маленькая, использование самой большой — экономически наиболее выгодно

Абоненты без счетчиков платят за объем, исходя из потребления на 1 жителя, умноженного на их количество, и расхода на 1 м², умноженного на отапливаемую площадь. Нормативы действуют круглый год — в них заложили усредненный показатель на разные периоды.

Норма на 1 человека:

1. Расход газа на приготовление пищи и нагрев воды с помощью плиты при наличии централизованного горячего водоснабжения (ГВС) и центрального отопления — около 10 м³/месяц на человека.
2. Применение одной только плиты без бойлера, централизованного ГВС и отопления — примерно 11 м³/месяц на человека.
3. Использование плиты и водонагревателя без централизованного отопления и ГВС — около 23 м³/месяц на человека.
4. Нагрев воды водонагревателем — около 13 м³/месяц на человека.

В разных регионах точные параметры расхода не совпадают. Индивидуальное отопление с помощью водонагревателя обходится примерно в 7 м³/м² для отапливаемых жилых помещений и около 26 м³/м² для технических.

На извещении от предприятия по установке счетчиков можно увидеть, насколько разнятся показатели потребления с газомером и без него

Зависимость в потреблении газа указали в СНиП 2.04.08-87. Пропорции и показатели там другие:

• плита, центральное ГВС — 660 тыс. ккал на человека в год;
• есть плита, нет ГВС — 1100 тыс. ккал на человека в год;
• есть плита, водонагреватель и нет ГВС — 1900 тыс. ккал на человека в год.

На потребление по нормативам влияет площадь, количество жильцов, уровень благоустроенности бытовыми коммуникациями, наличие скота и его поголовье.

Параметры дифференцируют исходя из года постройки (до 1985 и после), привлечения энергосберегающих мероприятий, в том числе утепления фасадов и других наружных стен.

Подробнее о нормах потребления газа на одного человека можно прочесть в этом материале.

Газ … и другой газ

Голубое топливо многие годы самым востребованным и дешевым энергоносителем. Наиболее часто для отопления используется два вида газа и соответственно два способа подключения:

• Магистральный

  . Это очищенный от примесей метан с добавлением ничтожного количества отдушки для облегчения обнаружения утечки. Такой газ транспортируется по газотранспортным системам до потребителей.

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

• Сжиженная смесь

  пропана с бутаном, которая закачивается в газгольдер и обеспечивает автономное отопление. При переходе данной жидкости в газообразное состояние, увеличивается давление в резервуаре. Под действием высокого давления газовая смесь поднимается по трубам до места потребления.

Оба вида имеют как свои плюсы, так и минусы:

• при магистральном подключении всегда существует опасность поломки трубопровода, снижения давления

  в нем. Газгольдер дает полную автономность, необходимо следить только за наличием газа;

• оборудование газгольдера и его обслуживание обходится дорого

  . Но это единственная возможность газового отопления, если в доступной близости нет магистрали;

• чтобы рассчитать расход газа для отопления дома 100 кв м выполняют сравнение калорийности топлива

  из магистрали и сжиженной смеси в баллоне. Калорийность пропан-бутановой смеси в три раза больше чем у метана: при сгорании 1 м3 смеси выделяется 28 кВт, а сгорание такого же количества метана выдает 9 кВт. Соответственно количество на отопление одинаковой площади будет расходоваться разное.

Сжиженную смесь часто для автономного отопления закачивают в баллоны небольшой емкости.

Для автономного отопления применяют и сжиженный газ в баллонах Источник blog.mybacharach.com

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.

Как вам статья?