Автономная газификация дома.

Достаточно большой популярностью пользуется бизнес минигостиниц, прибыль которого сильно зависит от того, насколько его владелец сумеет сократить расходы на коммунальные нужды. Если нет возможности подключиться к магистральному газопроводу, то самым грамотным решением является автономная газификация дома, которая в последние годы пользуется большой популярностью.

Сжиженный углеводородный газ по праву считается очень выгодным и экологически чистым топливом и спрос на него возрастает с каждым годом все больше и больше. В этой статье мы покажем, насколько выгодна автономная газификация дома, обустроенного под 2-х этажную минигостиницу, причем не просто общими фразами, а подтвердим все это подробнейшими расчетами, для этого:

• Определим, какой был бы годовой расход сжиженного газа в системе автономной газификации на отопление за: 2014, 2015, 2016 годы. Поскольку среди перечисленных, 2016 год был самым холодным, то для него выедем таблицу расхода по месяцам.

• Поскольку наш дом представляет собой гостиницу, что подразумевает большое количество жильцов, то отдельно рассмотрим затраты системы автономной газификации на горячее водоснабжение.

• Самым первостепенным оборудованием любой автономной газификации является газгольдер. От грамотности его выбора зависят и качество работы, и цена системы автономной газификации, поэтому, особое внимание уделим методике выбора объема и типа газгольдера.

Для более точного определения расхода сжиженного газа нам потребуется вычислить теплопроводность дома, чем меньше будет ее значение, тем экономичней будет работать система автономной газификации. Основные потери тепла происходят через: стены, оконные проемы и двери, потолочные перекрытия и пол. Существует специальный СНиП 23-02-2003, согласно которого предусмотрены минимальные значения удельных тепловых сопротивлений конструкция дома, в зависимости от региона в котором он находится. Для региона Санкт-Петербург мы имеем: 3,9 м2*°С/Вт - для крыши, 2,9 м2*°С/Вт – для наружных стен, и 0,5 - м2*°С/Вт для оконных проемов. Удельное сопротивление входных дверей должно быть не менее 0,6 от наружных стен: r(двери)=r(стены)*0,6=2,9*0,6=1,74 м2*°С/Вт. Для пола расчеты произведены отдельно, подробности в конце этой статьи. Тогда формула для расчета полной теплопроводности дома будет иметь вид:

Q(дом) = Q(крыша) + Q(стены) + Q(двери) + Q(окна) + Q(пол) = S(крыша)/r(крыша) + S(стены)/r(стены) + S(двери)/r(двери) + S(окна)/r(окна) + S(рамы)/r(рамы) + Q(пол) = 267,5/3,9 + 404,04/2,9 + 8/0,5 + 124,8/0,5 + 43,45= 517 Вт/°C.

Необходимо учесть потери тепла на КПД котла отопления системы автономной газификации дома (95%) и вентиляцию (25%), даже если нет встроенной системы вентиляции, всегда будет естественное проветривание.

Q(дом) = Q(дом) * 1,05 * 1,25 = 678,56 Вт/°C.

Полученное значение показывает, какое количество тепла будет потеряно за 1 сек, при разнице температур между улицей и внутри дома в 1°С. Для определения теплопотерь дома по месяцам надо знать:

• Среднюю температуру месяца. Поскольку считаем, что автономная газификация дома производится в регионе Санкт-Петербург, то эти данные без проблем можно найти в интернете.
• Поддерживаемую температуру внутри дома, будем считать: +20°С.
• Количество секунд в месяце.

Тогда формула для расчета тепло потерь за месяц будет иметь следующий вид:

W(месяц) = Q(дом) * n(секунд в месяце) * (t(внутри дома) - t(улица)).

Зная удельную теплоту сгорания сжиженного углеводородного газа: q(суг)= 46,8 МДж/кг, мы легко сможем вычислить расход газа вот по этой формуле:

K(месяц) = W(месяц) /q(суг).

При удельной плотности сжиженного газа: r(суг) = 0,54 кг/литр, мы сможем перевести килограммы в литры:

L(месяц)= K(месяц)/r(суг).

Расход газа системы автномной газификации дома за 2016г.

Месяц	Среднемесячная температура (°С).	Тепловые потери дома (МДж.)	Тепловые потери дома (КВт*час)	Расход сжиженного газа в литрах	Расход сжиженного газа в килограммах.
Итого:		275 681,40	76 578,17	10 908,57	5 890,63
Январь	-15	63 611,16	17 669,77	2 517	1 359
Февраль	-0.34	34 582,19	9 606,17	1 368	739
Март	1.1	34 350,03	9 541,67	1 359	734
Апрель	10.1	17 412,46	4 836,79	689	372
Май	15.26	8 614,77	2 392,99	341	184
Сентябрь	12.67	13 321,99	3 700,55	527	285
Октябрь	4.92	27 407,32	7 613,15	1 084	586
Ноябрь	-1.5	37 814,93	10 504,15	1 496	808
Декабрь	-1.22	38 566,54	10 712,93	1 526	824

При расчетах расхода сжиженного газа в системе автономной газификации дома мы включили все месяцы года за исключением летних: июня, июля и августа, поскольку, как в сентябре, так и в мае, в СПб и Лен. области бывает достаточно прохладно.

Все современные дома, а тем более мини-гостиницы, оснащены горячим водоснабжением (ГВС). Поскольку объектом автономной газификации является не просто частный дом, а мини-гостиница, то количество проживающих, предполагается, будет очень большим, а значит и расход воды будет не малым, что приведет к серьезной нагрузке на систему автономной газификации.

Предполагая, что нагрев воды будет осуществляться с 0 до 70 °C, и, считая, что удельная теплоемкость воды q(вода)= 0,0042 МДж/(кг*°C), то для нагрева 1 литра (килограмма) воды потребуется: 0,0042*1*70=0,294 МДж тепловой энергии для чего понадобится сжечь: 0,294/46,8/0,54=0,012 литров сжиженного газа. Трудно сказать, сколько потратит литров горячей один проживающий, практика показывает, что в среднем 50 литров в сутки вполне достаточно. Тогда за год на одного человека потребуется: 0,012*50*365=219 литров газа. Допустим, что в среднем за год количество проживающих будет 25 человек, тогда расход газа в системе автономной газификации составит: 219*25=5475 литров, почти столько же, сколько и на отопление.

Самым главным и дорогостоящим оборудованием любой автономной газификации частных домов является газгольдер. Цена газгольдера в основном и определяет стоимость системы автономной газификации, а грамотный выбор и правильный монтаж обеспечат качественную работу. Вряд ли стоит заниматься подборкой газгольдера самому, но быть в курсе как это делается, совсем даже не помешает.

Как показывает практика, многие компании, занимающиеся автономной газификацией домов, пытаются навязать дорогостоящие газгольдеры. Их стремления вполне понятны. Вот здесь и пригодятся Ваши знания, благодаря которым Вы сможете довольно существенно сэкономить. Приведем основные моменты, на которые стоит обратить особое внимание при выборе газгольдера:

1. Объем газгольдера. Чем он больше, тем выше цена газгольдера, но тем качественней будет работать система автономной газификации Вашего дома. Нашей задачей является найти золотую середину, то есть, минимальный объем, но без ущерба качеству, а как это сделать мы расскажем ниже.

2. Тип газгольдера. Здесь условия задают данные почвы, на которой находится объект автономной газификации. Если она сильно болотистая или грунтовые воды проходят слишком высоко, то для таких мест существуют специальные газгольдеры, цены на которые несколько выше.

3. Монтаж газгольдера. Здесь Вам стоит обратить внимание на глубину котлована, в которую будет устанавливаться газгольдер, чем глубже, тем лучше. Толщина слоя грунта, которым будет засыпан газгольдер, должна быть не менее 60 см., но при этом, арматура газгольдера не должна подвергаться опасности затопления в любое время года.

Сразу дадим важный совет. Если Вы хотите, чтобы система автономной газификации работала стабильно и надежно при любых морозах, то экономить на газгольдере не стоит.

Сжиженный углеводородный газ находится в газгольдере в двояком состоянии: жидкообразное (жидкая фаза) и газообразное (паровая фаза). В котел отопления поступает только паровая фаза. Объем газгольдера определяет мощность системы автономной газификации дома, то есть, способность испарять определённое количество килограмм жидкой фазы в единицу времени. Для начала определим, какое количество килограмм жидкой фазы в час потребуется системе автономной газификации нашего дома (мини-гостиницы).

Существует специальный СНиП 23-01-99*, в котором указана средняя температура самой холодной пятидневки для каждого региона России, так для Санкт-Петербурга она составляет: -26°C. Вот по этому значению мы и рассчитаем, сколько килограмм сжиженного газа в час потребуется котлу отопления системы автономной газификации на нагрев горячей воды и отопление дома в самый холодный период года. Вначале определим какое количество тепловой энергии потребуется для поддержания внутрикомнатной температуры: +20 °С, при условии, что снаружи: -26°C.

W(отопление_час) = Q(дом) * n(кол-во сек.) * (t(внутри) - t(снаружи)) = 678,56 * 3600 * (20 - - 26) = 112,4 МДж.

Теперь определим, сколько потребуется килограмм газа:

K(отопление_час) = W(отопление_час) / q(суг) = 112,4 / 46,8 = 2,4 кг.

Таким образом мы имеем, что при уличной температуре: -26°C, для поддержания комнатной температуры +20 °С в нашей системе автономной газификации будет сжигаться 2,4кг. в час сжиженного газа, или что тоже самое в литрах: 2,4 / 0,54 = 4,44 литра.

Настало время вспомнить и про горячее водоснабжение, которое, согласно нашим расчетам дает не малую нагрузку на систему автономной газификации дома. Нами принято, что расход горячей воды одним проживающим в сутки составляет 50 литров, а количество проживающих в среднем за год составляет: 25 человек. Тогда в час будет тратиться: 25 * 50 / 24 = 52 литра (кг.). Для нагрева такого количества воды с 0 до 70 °C потребуется следующее количество тепловой энергии:

W(гвс_час) = 0,0042*52*(70 – 0) = 15,29 Мдж.

Вычислим сколько понадобиться сжечь килограмм пропан бутана для получения такого количества тепла:

K(гвс_час) = W(гвс_час) / q(суг) = 15,29 / 46,8 = 0,33 кг.

Итого, наш газгольдер должен быть способным испарять 4,44 + 0,33 = 4,77 кг. сжиженного газа (жидкая фаза) в паровую фазу (газообразное состояние). В автономной газификации принято считать, что 1 куб. м. газгольдера способен испарять 1 кг. жидкой фазы, таким образом получаем, что объем газгольдера должен быть не менее 5 куб. м. Больше можно, это только плюс для автономной газификации дома, меньше – категорически не советуем.

Одной из составляющей теплопроводности дома является теплопроводность пола, чем ее значение будет меньше, тем меньше будет расход сжиженного газа, а значит эффективность автономной газификации дома выше. Фундамент гостиницы монолитный. Пол утеплён пенополистиролом толщиной 10 см с теплопроводностью 0,033 Вт/(м•°С) поверх которого залита стяжка. Согласно СНИП 2.04.05-91* расчет теплового сопротивления будет произведен по методике разбиения фундамента на 2-х метровые зоны, как это показано на рисунке. Для каждой такой зоны установлены значения удельных тепловых сопротивлений, остается только вычислить полные сопротивления с учетом площадей.

R(зона1) = r(зона1) / S(зона1) = 2,1 / 119,6 = 0,018 °С/Вт.

R(зона2) = r(зона2) / S(зона2) = 4,3 / 87,6 = 0,049 °С/Вт.

R(зона3) = r(зона3) / S(зона3) = 8,6 / 55,6 = 0,15 °С/Вт.

R(зона4) = r(зона4) / S(зона4) = 14,2 / 4,7 = 3,02 °С/Вт.

Общее тепловая проводимость фундамента определяется по формуле:

Q(фундамента) = 1/R(зона1) + 1/R(зона2) + 1/R(зона3) + 1/R(зона4) = 1/0,018 +1/0,049 + 1/0,15 + 1/3,02 = 82,96 Вт/°C.

Обратная величина от этого значения будет полным тепловым сопротивлением:

R(фундамента) = 1/Q(фундамента) = 1/82,96 = 0,0121 °C/Вт.

Полное тепловое сопротивление пола будет определяться суммой сопротивлений фундамента и слоя пенополистирола толщиной 10 см.

R(пол)= R(фундамента)+ R(пенополистирол)= 0,0121 + 0,1/0,033/267,5 = 0,023 °C/Вт.

А теплопроводность пола: Q(пол) = 1/R(пол) = 43.45 Вт/°C.