Количество воздуха для сжигания природного газа: формулы и примеры расчетов

2.2 Оксиды серы

Суммарное количество оксидов серы M_SO2, выбрасываемых в атмосферу с дымовыми газами (г/с, т/год),
вычисляют по формуле

где В — расход натурального топлива за рассматриваемый период,
г/с (т/год);

Sr- содержание серы в топливе на рабочую массу, %;

η’_SO2 — доля
оксидов серы, связываемых летучей золой в котле;

η»_SO2_доля оксидов серы,
улавливаемых в мокром золоуловителе попутно с улавливанием твердых частиц.

Ориентировочные значения η’_SO2при сжигании различных видов топлива составляют:

                                                      Топливо                                    η’_SO2

торф……………………………………………………………………………….. 0,15

сланцы эстонские и ленинградские…………………………………. 0,8

сланцы других месторождений………………………………………… 0,5

экибастузский уголь……………………………………………………….. 0,02

березовские угли Канско-Ачинского
бассейна

для топок с твердым шлакоудалением……………….. 0,5

для топок с жидким шлакоудалением………………… 0,2

другие угли Канско-Ачинского
бассейна

для топок с твердым шлакоудалением……………….. 0,2

для топок с жидким шлакоудалением……………….. 0,05

угли других месторождений…………………………………………….. 0,1

мазут……………………………………………………………………………… 0,02

газ……………………………………………………………………………………. 0

Доля оксидов серы (η»_SO2), улавливаемых в сухих золоуловителях, принимается равной
нулю. В мокрых золоуловителях эта доля зависит от общей щелочности орошающей воды
и от приведенной сернистости топлива Sпр.

                                                                             (36)

При характерных для эксплуатации удельных расходах воды на
орошение золоуловителей 0,1 — 0,15 дм3/нм3η»_SO2определяется по рисунку Приложения .

При наличии в топливе сероводорода к значению содержания серы на
рабочую массу Sr в формуле
() прибавляется величина

ΔSr= 0,94
· H₂S,                                                                  (37)

где H₂S- содержание на рабочую массу сероводорода в топливе, %.

Примечание. —
При разработке нормативов предельно допустимых и временно согласованных
выбросов (ПДВ, ВСВ) рекомендуется применять балансово-расчетный метод, позволяющий
более точно учесть выбросы диоксида серы. Это связано с тем, что сера
распределена в топливе неравномерно. При определении максимальных выбросов в
граммах в секунду используются максимальные значения Sr
фактически использовавшегося топлива. При
определении валовых выбросов в тоннах в год используются среднегодовые значения
Sr.

Приложение Д.Примеры расчета выбросов вредных веществ при сжигания попутного нефтяного газа

1. Попутный нефтяной газ Южно-Сургутского месторождения. Объемный расход газа W_v = 432000 м3 /сутки =5 м3/с. Сжигание бессажевое, плотность газа () r_Г = 0.863 кг/м3. Массовый расход равен ():

W_g = 3600 r_Г·W_v = 15534 (кг/час).

В соответствие с и выбросы вредных веществ в г/с составляют:

СО — 86.2 г/с; NO_x — 12.96 г/с;

бенз(а)пирен — 0.1·10-6 г/с .

для вычисления выбросов углеводородов в пересчете на метан определяется массовая их доля, исходя из и . Она равна 120 %. Недожог равен 6·104. Т.о. выброс метана составляет

0.01·6·10-4·120·15534 = 11.2 г/с

Сера в ПНГ отсутствует.

2. Попутный нефтяной газ Бугурусланского месторождения с условной молекулярной формулой C_1.489H_4.943S_0.011О_0.016. Объемный расход газа W_v = 432000 м/сутки = 5 м/с. Факельное устройство не обеспечивает бессажевого горения. Плотность газа () r_Г = 1.062 кг/м3. Массовый расход равен ():

W_g = 3600·r_Г·W_v = 19116 (кг/час).

В соответствие и выбросы вредных веществ в г/с составляют:

СО — 1328 г/с; NO_x — 10.62 г/с;

бенз(а)пирен — 0.3·10-6 г/с .

Выбросы сернистого ангидрида определяются , в которой s = 0.011, m_Г = 23.455, m_SO2 = 64. Отсюда

M_SO2 = 0.278·0.03·19116 = 159.5 г/с

В данном случае недожог равен 0.035. Массовое содержание сероводорода 1.6%. Отсюда

M_H2S = 0.278·0.035·0.01·1.6·19116 = 2.975 г/с

Выбросы углеводородов определяются аналогично примеру 1.

Общие принципы проведения расчетов мощности отопления и потребления энергоносителей

А для чего вообще проводятся подобные расчеты?

Применение газа в качестве энергоносителя для функционирования системы отопления – выигрышно со всех сторон. Прежде всего, привлекают вполне доступные тарифы на «голубое топливо» – они не идут ни в какое сравнение с, казалось бы, более удобным и безопасным электрическом. По стоимости конкуренцию могут составить лишь доступные виды твёрдого топлива, например, если не наблюдается  особых проблем с заготовкой или приобретением дров. Но по эксплуатационным издержкам – необходимости регулярного подвоза, организации правильного хранения и постоянного контроля за загрузкой котла, твердотопливное отопительное оборудование полностью проигрывает газовому, подключённому к сетевой подаче.

Одним словом, если есть возможность выбрать именно этот способ обогрева жилья, то в целесообразности установки газового котла вряд ли стоит сомневаться.

По критериям экономичности и удобства в эксплуатации реальных соперников у газового отопительного оборудования в настоящее время пока что нет

Понятно, что при выборе котла одним из ключевых критериев всегда является его тепловая мощность, то есть способность выработать определенное количество тепловой энергии. Если говорить проще, то приобретаемое оборудование по своим заложенным техническим параметрам должно обеспечить поддержание комфортных условий проживания в любых, даже самых неблагоприятно складывающихся условиях. Этот показатель чаще всего указывается в киловаттах, и, безусловно, отражается на стоимости котла, его габаритах, потреблении газа. А значит, задача при выборе такова, чтобы приобрести модель, которая в полной мере отвечала  потребностям, но, в то же время, не обладала неоправданно завышенными характеристиками – это и невыгодно хозяевам, и не слишком полезно для самого оборудования.

При выборе любого отопительного оборудования очень важно найти «золотую середину» – чтобы мощности было достаточно, но одновременно – без совершенно не оправданного ее завышения

Важно правильно понимать еще один момент. Это то, что указанная паспортная мощность газового котла всегда показывает его максимальный энергетический потенциал

При правильном подходе она должна, безусловно, несколько превышать расчетные данные необходимого поступления тепла для конкретного дома. Тем самым и закладывается тот самый эксплуатационный резерв, который,  возможно, когда-нибудь понадобится при самых неблагоприятных условиях, например, при экстремальных, несвойственных району проживании холодах. Например, если расчеты показывает, что для загородного дома потребность в тепловой энергии составляет, допустим, 9,2 кВт, то разумнее будет остановить свой выбор на модели с тепловой мощностью 11,6 кВт.

Будет ли эта мощность полностью востребована? – вполне возможно, что и нет. Но и запас ее не выглядит чрезмерным.

Для чего это все так подробно разъясняется? А только лишь для того, чтобы у читателя наступила ясность с одним важным моментом. Будет совершенно неправильным рассчитывать потребление газа конкретной системой отопления, отталкиваясь исключительно от паспортных характеристик оборудования. Да, как правило, в технической документации, сопровождающей отопительный агрегат,  указывается расход энергоносителя в единицу времени (м³/час), но это опять же в большей мере теоретическая величина. И если пытаться получить искомый прогноз расхода простым умножением этого паспортного параметра на количество часов (и далее – дней, недель, месяцев) эксплуатации, то можно прийти к таким показателям, что станет страшно!..

Брать за основу для расчетов паспортные значения расхода газа – нецелесообразно, так как они не покажут реальной картины

Частенько в паспортах указывается диапазон расхода – обозначены границы минимального и максимального потребления. Но и это, наверное, не станет большим подспорьем в проведении расчетов реальных потребностей.

А ведь максимально приближенный к реальности расход газа знать все же весьма полезно. Это поможет, во-первых, в планировании семейного бюджета. Ну а во-вторых, обладание такой информацией должно, вольно или невольно, стимулировать рачительных хозяев к поиску резервов экономии энергоносителей – возможно, стоит предпринять определённые шаги к тому, чтобы свести потребление к возможному минимуму.

Как узнать расход газа на отопление дома

Как определить расход газа на отопление дома 100 м 2 , 150 м 2 , 200 м 2 ?
При проектировании отопительной системы нужно знать, во что она будет обходиться в процессе эксплуатации.

То есть, определить предстоящие затраты топлива на обогрев. Иначе этот вид отопления может впоследствии оказаться нерентабельным.

Как сократить расход газа

Общеизвестное правило: чем лучше утеплен дом, тем меньше горючего уходит на обогрев улицы. Поэтому перед началом монтажа отопительной системы следует выполнить качественную теплоизоляцию дома – крыша/чердак, полы, стены, замена окон, герметичный уплотнительный контур на дверях.

Сэкономить топливо можно также за счет самой системы отопления. Используя теплые полы вместо батарей, вы получите более эффективный обогрев: поскольку тепло распространяется конвекционными потоками снизу вверх, чем ниже расположен отопительный прибор, тем лучше.

Кроме того, нормативная температура полов 50 градусов, а радиаторов — в среднем 90. Очевидно, что полы экономичнее.

Наконец, сэкономить газ можно, регулируя обогрев по времени. Нет смысла активно греть дом, когда он пустует. Достаточно выдерживать невысокую плюсовую температуру, чтобы не замерзли трубы.

Современная котельная автоматика (виды автоматики для газовых котлов отопления) позволяет дистанционное управление: можно отдать команду на изменение режима через мобильного провайдера перед возвращением домой (что такое Gsm модули для котлов отопления). В ночное время комфортная температура чуть ниже дневной, и т.д.

Как посчитать расход магистрального газа

Расчет потребления газа на отопление частного дома зависит от мощности оборудования (от чего зависит расход газа в газовых котлах отопления). Расчет мощности выполняется при выборе котла. Исходят из размеров обогреваемой площади. Считают для каждой комнаты отдельно, ориентируясь на самую низкую среднегодовую температуру на улице.

Для определения расхода энергии полученную цифру делят примерно пополам: т.к. на протяжении сезона температура колеблется от серьезного минуса до плюса, расход газа варьируется в тех же пропорциях.

При подсчете мощности исходят из соотношения киловатт на десять квадратов обогреваемой площади. Исходя из вышесказанного, берем половину этого значения – 50 ватт на метр в час. На 100 метров – 5 киловатт.

Топливо рассчитывается по формуле А = Q / q * B, где:

• А – искомое количество газа, кубометр в час;
• Q – мощность, необходимая для обогрева (в нашем случае 5 киловатт);
• q – минимальная удельная теплота (зависит от марки газа) в киловаттах. Для G20 – 34,02 МДж на куб = 9,45 киловатт;
• В – КПД нашего котла. Допустим, 95 %. Нужная цифра – 0,95.

Подставляем в формулу цифры, получаем для 100 м 2 0,557 кубометра в час. Соответственно, расход газа на отопление дома 150 м 2 (7,5 киловатт) будет 0,836 кубов, расход газа на отопление дома 200 м 2 (10 киловатт) – 1,114 и т.д. Остается умножить полученную цифру на 24 – получится среднесуточный расход, далее на 30 – среднемесячный.

Расчет для сжиженного газа

Приведенная выше формула подходит и для других видов горючего. В том числе для сжиженного газа в баллонах для газового котла. Теплотворная способность у него, разумеется, другая. Принимаем эту цифру 46 МДж на килограмм, т.е. 12,8 киловатт на килограмм. Допустим, КПД котла 92 %. Подставляем цифры в формулу, получаем 0,42 килограмма в час.

Сжиженный газ считают в килограммах, которые после переводят в литры. Чтобы посчитать расход газа на отопление дома 100 м 2 из газгольдера, полученную по формуле цифру делят на 0,54 (вес одного литра газа).

Далее – как выше: умножаем на 24 и на 30 дней. Чтобы рассчитать топливо на весь сезон, среднемесячную цифру умножаем на количество месяцев.

Среднемесячный расход, приблизительно:

• расход сжиженного газа на отопление дома 100 м 2 – около 561 литров;
• расход сжиженного газа на отопление дома 150 м 2 – примерно 841,5;
• 200 квадратов – 1122 литра;
• 250 – 1402,5 и т.д.

В стандартном баллоне содержится около 42 литров. Делим количество газа, необходимое на сезон, на 42, находим число баллонов. Далее умножаем на цену баллона, получаем сумму, необходимую для отопления на весь сезон.

Расход сжиженной пропан-бутановой смеси

Далеко не все владельцы загородных домов имеют возможность подключиться к централизованной газопроводной магистрали. Тогда выходят из ситуации, используя сжиженный газ. Его хранят в установленных в котлованы газгольдерах, а пополняют, пользуясь услугами сертифицированных фирм, осуществляющих поставку топлива.

Применяемый для бытовых целей сжиженный газ хранят в герметичных емкостях и резервуарах – пропан-бутановых баллонах, объемом в 50 литров, или газгольдерах

В случае если для обогрева загородного дома применяют сжиженный газ, формула расчета за основу берется та же. Единственное – необходимо учитывать, что баллонный газ представляет собой смесь марки G30. Кроме того, топливо находится в агрегатном состоянии. А потому его расход считают в литрах или килограммах.

Формула расчета потребления горючей смеси

Оценить объемы затрат сжиженной пропан-бутановой смеси поможет несложный расчет. Исходные данные постройки те же: коттедж площадью в 100 квадратов, а КПД установленного котла – 95%.

При расчете следует учитывать, что пятидесятилитровые пропан-бутановые баллоны с целью безопасности заполняют не более чем на 85%, что составляет порядка 42,5 литров

При выполнении расчета ориентируются на две значимые физические характеристики сжиженной смеси:

• плотность баллонного газа составляет 0,524 кг/л.;
• выделяемое при сгорании одного килограмма такой смеси тепло равно величине 45,2 МДж/кг.

Для облегчения расчетов значения выделяемой теплоты, измеряемой в килограммах, преобразуют в другую единицу измерения – литры: 45,2 х 0,524 = 23,68 МДж/л.

После чего джоули преобразуют в киловатты: 23,68/3,6 = 6,58 кВт/л. Для получения корректных расчетов за основу берут все те же 50% от рекомендованной мощности агрегата, что составляет 5 кВт.

Полученные значения подставляют в формулу: V = 5/(6,58 х 0,95). Получается, что расход топливной смеси марки G 30 составляет 0,8 л/ч.

Пример подсчета расхода сжиженного газа

Зная, что за один час эксплуатации котлогенератора, в среднем затрачивается 0,8 литра топлива, нетрудно будет подсчитать, что одного стандартного баллона с заправкой объемом в 42 литра хватит ориентировочно на 52 часа. Это составляет чуть больше, чем двое суток.

На весь отопительный период показатели расхода горючей смеси будут составлять:

• На сутки 0,8 х 24 = 19,2 литра;
• На месяц 19,2 х 30 = 576 литров;
• На отопительный сезон длительностью в 7 месяцев 576 х 7 = 4032 литра.

На отопление коттеджа площадью в 100 квадратов потребуется: 576/42,5 = 13 или 14 баллонов. На весь семимесячный отопительный сезон понадобится 4032/42,5 = от 95 до 100 баллонов.

Чтобы точно просчитать количество пропан-бутановых баллонов, необходимых для обогрева коттеджа в течение месяца, нужно потребляемый месячный объем в 576 литров разделить на вместительность одного такого баллона

Большой объем топлива с учетом транспортных затрат и создания условий для его складирования обойдется не дешево. Но все же в сравнении с тем же электрическим обогревом такое решение вопроса все равно будет более экономичным, а потому предпочтительным.

Как рассчитать потребление газа на отопление дома

Газ пока еще самый дешевый вид топлива, но стоимость подключения порой очень высокая потому многие хотят предварительно оценить, насколько экономически обоснованы такие расходы. Для этого необходимо знать расход газа на отопление, потом можно будет оценить общую стоимость и сравнить ее с другими видами топлива.

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.

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.

Фактический расход газа на отопление еще зависит от типа горелки — модулируемые самые экономичные

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).

Кстати, также можно посчитать необходимое количество топлива любого типа — надо только взять теплоемкость для требуемого топлива.

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.

Рассчитать потребление газа на отопление дома можно по проектной мощности котла

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:

Приложение Ж.Расчет длины факела

Длина факела (L_ф) рассчитывается по формуле:

,(1)

где d_о — диаметр устья факельной установки, м;

Т_Г — температура горения, °К ()

Т_о — — температура сжигаемого ПНГ, °К;

V_В.В. — теоретическое количество влажного воздуха, необходимое для полного сгорания 1м3 ПНГ (), м3/м3;

r_В.В.r_г — плотность влажного воздуха () и ПНГ ();

V_o — стехиометрическое количество сухого воздуха для сжигания 1 м3 ПНГ, м3/м3:

где [H₂S]_о, [C_xH_y]_o, [O₂]_o — содержание сероводорода, углеводородов, кислорода, соответственно, в сжигаемой углеводородной смеси, % об.

На — изображены номограммы для определения длины факела (L_ф), отнесенной к диаметру устья факельной установки (d), в зависимости от Т_Г/Т_о, V_ВВ и r_ВВr_Г для четырех фиксированных значений T_Г/Т_о при диапазонах варьирования V_ВВ от 8 до 16 и r_ВВ/Р_г от 0.5 до 1.0.

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.

Приложение В.Расчет стехиометрической реакции горения попутного нефтяного газа в атмосфере влажного воздуха (п. 6.3).

1. Стехиометрическая реакция горения записывается в виде:

(1)

2. Расчет мольного стехиометрического коэффициента М по условию полного насыщения валентности (полностью завершенной реакции окисления):

где v_j‘ и v_j— валентности элементов j и j’, входящих в состав влажного воздуха и ПНГ;

k_j‘ и k_j — количества атомов элементов в условных молекулярных формулах влажного воздуха и газа ( и ).

3. Определение теоретического количества влажного воздуха V_B.B. (м3/м3), необходимого для полного сгорания 1 м3 ПНГ.

В уравнении стехиометрической реакции горения мольный стехиометрический коэффициент М является и коэффициентом объемных соотношений между горючим (попутный нефтяной газ) и окислителем (влажный воздух); для полного сгорания 1 м3 ПНГ требуется М м3 влажного воздуха.

4. Расчет количества продуктов сгорания V_ПС (м3/м3), образующихся при стехиометрическом сгорании 1 м3 ПНГ в атмосфере влажного воздуха:

V_ПС=с + s + 0.5[h + n + М(k_h + k_n)],(3)

где с, s, h, n и k_h, k_n соответствуют условным молекулярным формулам ПНГ и влажного воздуха соответственно.

Приложение E1. Примеры расчетов

Расчет удельных выбросов СО₂, H₂O, N₂ и O₂ на единицу массы сжигаемого попутного нефтяного газа (кг/кг)

Попутный нефтяной газ Южно-Сургутского месторождения с условной молекулярной формулой C_1.207H_4.378N_0.0219O_0.027 () сжигается в атмосфере влажного воздуха с условной молекулярной формулой O_0.431N_1.572H_0.028 () при a = 1.0.

Мольный стехиометрический коэффициент М=11.03 ().

Удельный выброс диоксида углерода ():

Удельный выброс водяного пара H₂O:

Удельный выброс азота N₂:

Удельный выброс кислорода O₂:

Пример 2.

Попутный нефтяной газ Бугурусланского месторождения с условной молекулярной формулой C_1.489H_4.943S_0.011O_0.016.

Условия сжигания газа те же, что и в . Удельный выброс диоксида углерода ().

Удельный выброс водяного пара H₂O:

Удельный выброс азота N₂:

Удельный выброс кислорода O₂:

Приложение А.Расчет физико-химических характеристик попутного нефтяного газа (п. 6.1)

1. Расчет плотности r_Г (кг/м3) ПНГ по объемным долям V_i (% об.) () и плотности r_i (кг/м3) () компонентов:

2. Расчет условной молекулярной массы ПНГ m_Г, кг/моль ():

где m_i — молекулярная масса i-го компонента ПНГ ().

3. Расчет массового содержания химических элементов в попутном газе ():

Массовое содержание j-го химического элемента в ПНГ бj (% масс.) рассчитывается по формуле:

,(3)

где б_ij — содержание (% масс.) химического элемента j в i-том компоненте ПНГ ();

б_i — массовая доля i-го компонента в ПНГ; 6_i рассчитывается по формуле:

б_i=0.01 V_i·r_ir_Г(4)

Примечание: если выбросы углеводородов определяются в пересчете на метан, вычисляется также массовая доля углеводородов, пересчитанных на метан:

б(S_сН4)_i=Sб_i·m_im_cH4

При этом суммирование осуществляется только по углеводородам, не содержащим серу.

4. Расчет числа атомов элементов в условной молекулярной формуле попутного газа ():

Количество атомов j-го элемента K_j рассчитывается по формуле:

Условная молекулярная формула попутного нефтяного газа записывается в виде:

C_CH_hS_SN_nO_O(6)

где с=К_c, h=К_h, s= K_s, n= К_n, o=К_o, рассчитываются по формуле (5).

Приложение Б.Расчет физико-химических характеристик влажного воздуха для заданных метеоусловий (п. 6.2)

1. Условная молекулярная формула для сухого воздуха

O_0.421N_1.586,(1)

чему соответствует условная молекулярная масса

m_С.В.=28.96 кг/моль

и плотность

r_С.В.=1.293 кг/м3.

2. Массовое влагосодержание влажного воздуха d (кг/кг) для заданной относительной влажности j и температуры t, °C при нормальном атмосферном давлении определяется по ().

3. Массовые доли компонентов во влажном воздухе ():

— сухого воздуха;(2)

— влаги (H₂O)(3)

4. Содержание (% масс.) химических элементов в компонентах влажного воздуха

Таблица 1.

Компонент	Содержание химических элементов (% масс)
	О	N	Н
Сухой воздух O0.421N1.586	23.27	76.73	—
Влага H2О	88.81	—	11.19

5. Массовое содержание (% масс.)химических элементов во влажном воздухе с влагосодержанием d

Таблица 2.

Компонент	г	Сухой воздух O0.421N1.586	Влага H2О	S
	О	23.27 1+d	88.81 d 1+d	23.27 + 88.81d 1+d
бi	N	76.73 1+d	—	76.73 1+d
	H	—	11.19d 1+d	11.19d 1+d

6. Количество атомов химических элементов в условной молекулярной формуле влажного воздуха ()

Элемент	О	N	Н
КJ	0.421 + 1.607d 1+d	1.586 1+d	3.215d 1+d

Условная молекулярная формула влажного воздуха:

О_Ко·n_Kn·Н_Kh(4)

5. Плотность влажного воздуха в зависимости от метеоусловий. При заданной температуре влажного воздуха t, °C, барометрическим давлении Р, мм.рт.ст. и относительной влажности j плотность влажного воздуха рассчитывается по формуле:

где Р_П— парциальное давление паров водыв воздухе, зависящее от t и j; определяется .

Потребление газа на ГВС

Когда вода для хозяйственных нужд подогревается с помощью газовых теплогенераторов – колонки или котла с бойлером косвенного нагрева, то для выяснения расхода горючего надо понять, сколько же требуется воды. Для этого можно поднять данные, прописанные в документации и определяющие норму на 1 человека.

Другой вариант – обратиться к практическому опыту, а он гласит следующее: для семьи из 4 человек при нормальных условиях достаточно нагреть 1 раз в сутки 80 л воды от 10 до 75 °С. Отсюда рассчитывается потребное на нагрев воды количество тепла по школьной формуле:

Q = cm Δt, где:

• с – теплоемкость воды, составляет 4.187 кДж/кг °С;
• m – массовый расход воды, кг;
• Δt – разница между начальной и конечной температурой, в примере равна 65 °С.

Для вычисления предлагается не переводить объемное потребление воды в массовое, считать что эти величины одинаковы. Тогда количество теплоты будет:

4.187 х 80 х 65 = 21772,4 кДж или 6 кВт.

Остается подставить это значение в первую формулу, где будет учитываться КПД газовой колонки или теплогенератора (здесь — 96%):

V = 6 / (9.2 х 96 / 100) = 6 / 8.832 = 0.68 м³ природного газа 1 раз в сутки уйдет на подогрев воды. Для полной картины сюда же можно прибавить расход газовой плитой на приготовление пищи из расчета нормы 9 м³ горючего на 1 проживающего человека в месяц.

Выводы и полезное видео по теме

Приложенный ниже видеоматериал позволит выявлять недостаток воздуха при горении газа без каких-либо расчетов, то есть визуально.

Рассчитать количество воздуха, необходимого для эффективного горения любого объема газа можно за считанные минуты. И владельцам недвижимости, оборудованной газовым оборудованием, следует об этом помнить. Так как в критический момент, когда котел или любой другой прибор будет работать неправильно, умение вычислять количество воздуха, нужное для эффективного горения, поможет выявить и устранить неполадку. Что, кроме того, повысит безопасность.

Хотите дополнить изложенный выше материал полезными сведениями и рекомендациями? Или у вас остались вопросы по расчету? Задавайте их в блоке комментариев, пишите свои замечания, принимайте участие в обсуждении.

Как вам статья?