Затраты на отопление

Основной задачей этой статьи является сравнительный анализ затрат в рублях на отопление домов с различной конструкции. В расчете не ставилась задача вычислить абсолютную величину затрат на отопление домов каждой конструкции, интерес представляло соотношение между различными конструкциями домов и различными типами энергоносителей. Мы сравнили дома из пиленого и клеенного бруса, из традиционного и современного кирпича, из газобетона, каркасные дома, а так же дома построенные с использованием несъемных пенополистирольных опалубок и дома SIP (из несущих теплоизоляционных панелей).

Исходные данные, обобщения и упрощения

Исходные данные по «Строительной климатологии и геофизике» из СНиП 2.01.01.82

Продолжительность отопительного сезона (tот) — среднестатистическое количество дней в году, когда среднесуточная температура опускается ниже +80С для Московской области — 213 суток

Будем считать, что изучаемый дом имеет кубическую форму. Чердак и подполье дома холодные и вентилируемые. Ширина дома — 10,0м, длина дома — 10,0 м и два этажа с высотой 3,0 м и 2,5 м, толщина перекрытий 0,33 м. Район строительства дома — Московская область. Учитывая, что целью исследования является сравнительный анализ эксплуатационных характеристик домов с различной конструкцией стен, для простоты сравнения будем считать, что окна и двери, с общей площадью 24 м2, выполнены из современных материалов и имеют низкую теплопроводность (Rокон = 0,45 м2 oC/Вт). Теплоизоляционные свойства всех ограждающих конструкций принимаем равными расчетному значению теплоизоляционной характеристики стен здания. Площадь поверхности ограждающих конструкций дома:

S = Sц. перекрытия + Sч. перекрытия + Sстен — Sокон и вх двери = 100 + 100 + 4×6,5×10 — 24 = 436 м2

Определим стоимость кВт-часа тепла, полученного от разных энергоносителей с учетом КПД котла

Расчет стоимости затрат на отопление в течение отопительного сезона ведется по пяти видам топлива или энергоносителей: магистральный газ, сжиженный газ, пеллетное топливо (древесные отходы), дизельное топливо, электрическая энергия.

Стоимость ресурсов в расчете принимаем по состоянию на январь 2013 года.

Определим стоимость киловатт-часа тепловой энергии для каждого источника энергии с учетом КПД отопительных агрегатов. Принимаем для электрического котла КПД 100%, для газовых котлов 95%, для дровяных котлов и котлов на дизельном топливе 90 %. 1 кВт-час = 3,6 мДж (1 мДж = 0,278 кВт-час)

Природный газ

3,795 рублей за 1 м3 природного газа с плотностью (ρ = 0,77кг/ м3). Удельная теплота сгорания qt = 33,5 мДж/ м3 (из справочника)

Удельная теплота сгорания в кВт-час 33,5×0,278 = 9,31 кВт-час/м3

Цена кВт-часа без учета КПД котла 3,795 (рублей/м3) / 9,31 (кВт-час/м3) = 0,41 рубля / кВт-час

Цена кВт-часа с учетом КПД котла 95 % = 0,43 рубля / кВт-час

Сжиженный газ

14,0 рублей за 1 литр сжиженного газа СУГ (ρсреднее = 575 кг/ м3 ), Удельная теплота сгорания qt = 45,2 мДж/кг или qt = 26,0 мДж/литр.

Удельная теплота сгорания в кВт-час 26,0×0,278 = 7,23 кВт-час/литр

Цена кВт-часа без учета КПД котла 14,0 (рублей/литр) / 7,23 (кВт-час/литр) = 1,9 рубля / кВт-час

Цена кВт-часа с учетом КПД котла 95 % = 2,0 рубля / кВт-час

Пеллетное топливо

7,3 рубля за 1 кг пеллетного топлива («Яндекс» 01.02.2013), Удельная теплота сгорания qt = 10,2 мДж/кг.

Удельная теплота сгорания в кВт-час 10,2×0,278 = 2,84 кВт-час/кг

Цена кВт-часа без учета КПД котла 7,3 (рублей/кг) / 2,84 (кВт-час/кг) = 2,6 рубля / кВт-час

Цена кВт-часа с учетом КПД котла 90 % = 2,89 рубля / кВт-час

Дизельное топливо

32,0 рубля за 1 литр дизельного топлива (ρ = 850 кг/ м3 ), Удельная теплота сгорания qt = 42,7 мДж/кг или qt = 36,3 мДж/литр.

Удельная теплота сгорания в кВт-час 36,3×0,278 = 10,1 кВт-час/литр

Цена кВт-часа без учета КПД котла 32,0 (рубля/литр) / 10,1 (кВт-час/литр) = 3,2 рубля / кВт-час

Цена кВт-часа с учетом КПД котла 90 % = 3,56 рубля / кВт-час

Электрическая энергия (Московская область)

2,88 рубля/кВт-час с 07:00 до 23:00 (дневной тариф) и 0,97 рубля с 23:00 до 07:00 (ночной тариф) таким образом, среднесуточная стоимость электроэнергии составляет: 2,24 рубля/кВт-час

Цена кВт-часа с учетом КПД котла 100 % = 2,24 рубля / кВт-час

  Ед. изм. Цена ед. 2013 Удельная теплота сгорания Ед. изм. Стоимость кВт-часа, без учета КПД КПД котла Стоимость кВт-часа, с учетом КПД котла
Магистральный газ (0,77кг/м3) м3 3,795 9,31 кВт-час/м3 0,41 рубля 0,95 0,43 рубля
Сжиженный газ (575 кг/м3) л 14,0 7,23 кВт-час/литр 1,9 рубля 0,95 2,0 рубля
Пеллеты из древесных отходов кг 7,3 2,84 кВт-час/кг 2,6 рубля 0,9 2,89 рубля
Дизельное топливо л 32,0 10,1 кВт-час/ литр 3,2 рубля 0,9 3,56 рубля
Электроэнергия (двухтарифный) кВт 2,24 --- --- 2,24 рубля 1,0 2,24 рубля

Затраты энергии, необходимой для поддержания температуры внутри +22 oC здания в течение всего среднестатистического отопительного сезона будем считать в два этапа

  • Тепловое сопротивление стены определяется по формуле:

R= δ/λ, где δ — толщина материала, м

λ- коэффициент теплопроводности материала, Вт/м oC

  • Затраты энергии, необходимой для поддержания температуры внутри +22 oC здания в течение всего среднестатистического отопительного сезона.

Q= 24 часа × τот (tв — tот ) × S/R (Вт-час)

После включения в формулу известных составляющих получаем:

Q= 1/R × (24×213 (22 + 3,6) × 436)/ 1000 (кВт-час) , или Q = 57 058/R (кВт-час)

tв — расчетная температура внутри помещения, +22 oC

tот — средняя температура наружного воздуха в течение всего отопительного периода -3,6 oC

(Среднестатистическое количество дней в году, когда среднесуточная температура опускается ниже +80С)

R— тепловое сопротивление ограждающей конструкции Вт/м2 oC,

Потери тепла через все окна и входную дверь:

окон и вх.д. = 24 часа × τот (tв — tот ) × Sокон и вх.д. /Rокон = (24×213 (22 + 3,6) × 24)/ 0,45 = 6 434 000 Вт/час

окон и вх.д. = 6 434 кВт-час

Рассмотрим наиболее распространенные конструкции, применяемые при строительстве загородных домов в Подмосковье по состоянию на 2013 год

Дома из бруса 150×150 мм с острожкой бруса внутри и снаружи

Размер бруса обычно указывается на момент пиления сырой древесины, поэтому после высыхания и стожки внутренней и наружной поверхности стен толщина стены составляет, как правило, 140мм. Теплопроводность древесины хвойных пород поперек волокон по СНиП II-3-79 для условий эксплуатации в МО составляет λ древесины = 0,18 Вт/м oC

R1 = Rбрус = δ/λ= 0,14/0,18*= 0,78 м oC/Вт

Q1 = 57 058/ 0,78 = 73 155 кВт-час

Дома из склеенного бруса 200×140 мм

Теплопроводность древесины хвойных пород поперек волокон по СНиП II-3-79 для условий эксплуатации в МО составляет λ древесины = 0,18 Вт/м oC

2 = Rбрус = δ/λ= 0,2/0,18*= 1,11 м2 oC/Вт

Q2 = 57 058/ 1,11 = 51 404 кВт-час

Вариант дома со стенами из полнотелого кирпича c общей толщиной стены 640 мм

R3 = Rштук. + Rкирпича.+ Rоблиц.кирп, где

R3 — тепловое сопротивление кирпичной стены с облицовкой кирпичом,

Rшт. — тепловое сопротивление штукатурки,

Rкирпича — тепловое сопротивление кирпичной кладки,

Rоблиц.кирпича — тепловое сопротивление облицовочной кирпичной кладки.

δшт. = 0,035 м, λ шт. = 0,93 Вт/м oC

δкирпича = 0,51 м, λкирпича = 0,81 Вт/м oC

δоблиц.кирп. = 0,13 м, λоблиц.кирп. = 0,53 Вт/м oC

R3= 0,035/0,93 + 0,51/0,81 + 0,12/0,53 = 0,04 + 0,64 + 0,22 = 0,90 м2 oC/Вт

Q3 = 57 058 / 0,9 = 63 398 кВт-час

Дома из газобетонных блоков D500 со штукатурным покрытием внутри (20мм) и снаружи (20мм) с общей толщиной стены 395 мм

R4 = Rшт. + Rблока+ Rшт., где

R4 — тепловое сопротивление стены из газобетонных блоков,

Rшт. — тепловое сопротивление штукатурки с толщиной 20 мм,

Rблоков — тепловое сопротивление кладки из газобетонных блоков для условий эксплуатации Московской области.

δшт. = 0,02м, λ шт. = 0,93 Вт/м oC

δблоков = 0,375 м, λблоков = 0,15 Вт/м oC

δшт. = 0,02 м, λшт. = 0,93 Вт/м oC

Получаем:

R4 = 0,02/0,93 + 0,375/0,15 + 0,02/0,93 = 0,02 + 2,5 + 0,02 = 2,54 м2 oC/Вт

Q4 = 57 058 / 2,54 = 22 464 кВт-час

Дома бетонные с применением несъёмной пенополистирольной опалубки с наружным (20мм) и внутренним (20мм) штукатурным покрытием. Общая толщина стены 290 мм

R4 = Rшт. + Rппс1 + Rбетон + Rппс2 + Rшт., где

R4- тепловое сопротивление стены с применением несъемной опалубки,

Rшт. — тепловое сопротивление штукатурки,

Rппс 1, Rппс2 — тепловое сопротивление стенки опалубки (внутренней и наружной),

Rбетон— тепловое сопротивление несущей бетонной стены.

δшт. = 0,02м, λ шт. = 0,93 Вт/м oC

δппс 1 = 0,05 м, λппс = 0,036 Вт/м oC

δппс 1 = 0,05 м, λппс = 0,036 Вт/м oC

δбетон = 0,15 м, λбетон = 1,86 Вт/м oC

R5= 0,02/0,93 + 0,05/0,036 + 0,15/1,86 + 0,05/0,036 + 0,02/0,93 = 0,02 + 1,39 + 0,08 + 1,39 + 0,02 = 2,9 м2 oC/Вт

Q5 = 57 058 / 2,9 = 19 675 кВт-час

Дом из самонесущих теплоизоляционных панелей (SIP) с вентилируемым фасадом из ПХВ сайдинга с внутренней отделкой ориентированной стружечной плитой. Общая толщина стены без или при наличии вентилируемого фасада 120/170 мм

R6 = ROSB + Rппс + ROSB

Rппс — тепловое сопротивление пенополистирола,

ROSB — тепловое сопротивление OSB,

δOSB = 0,012 м, λOSB = 0,13 Вт/м oC

δппс = 0,1 м, λппс = 0,036 Вт/м2 oC

R6= 0,012/0,13 + 0,1/0,036 + 0,012/0,13 = 0,09 + 2,78 + 0,09 = 2,96 м2 oC/Вт

Q6 = 57 058 / 2,96 = 19 276 кВт-час

Дома из керамических блоков 14,3NF («ТЕПЛАЯ КЕРАМИКА») со штукатурным (20мм) покрытием внутри и кладкой из облицовочного кирпича снаружи

Общая толщина стены 640 мм

R7 = Rштукатуки + Rблоков + Rзазора + Rкирпича, где

R7 — тепловое сопротивление стены из блоков 14,3NF,

Rшт. — тепловое сопротивление штукатурки,

Rблоков — тепловое сопротивление кладки из блоков,

Rзазора — тепловое сопротивление воздушного зазора (0,1 Вт/м2 oC),

Rоблиц.кирпича — тепловое сопротивление облицовочной кирпичной кладки,

δшт. = 0,015 м, λшт. = 0,93 Вт/м oC

δблоков = 0,51 м, λблоков = 0,15 Вт/м oC

δоблиц.кирп. = 0,13 м, λоблиц.кирп. = 0,53 Вт/м oC

R7 = 0,02/0,93 + 0,51/0,15 + 0,12/0,53 = 0,02 + 3,19 + 0,23 = 3,65 м2 oC/Вт

Q7 = 57 058 / 3,65 = 15 849 кВт-час

Каркасный дом с двойным деревянным каркасом, облицованный кирпичом 120 мм снаружи и отделанный внутри гипсовыми листами

Общая толщина стены 415 мм

R8 = Rгкл+ Rзазора+ Rут1 + Rут2+ Rоsb + Rзазора+ Rкирпича

R8 — тепловое сопротивление каркасного дома с облицовкой кирпичом 120 мм,

Rгкл — тепловое сопротивление гипсокартонного листа,

Rзазора — тепловое сопротивление воздушного зазора (0,1 Вт/м2 oC),

Rут1 — тепловое сопротивление утеплителя, Rут2 — тепловое сопротивление утеплителя,

Rоsb — тепловое сопротивление ориентированной стружечной плиты,

Rкирпича — тепловое сопротивление облицовочной кирпичной кладки каркасного дома.

δгкл = 0,012 м, λгкл = 0,15 Вт/м oC

δут1 = 0,35 м, λут = 0,037 Вт/м oC

δут2 = 0,35 м, λут = 0,037 Вт/м oC

δоsb = 0,012 м, λоsb = 0,13 Вт/м oC

δкирпича = 0,12 м, λкирпича = 0,53 Вт/м oC

Rэк = 0,012/0,15 + 0,35/0,037+ 0,14/0,037 + 0,01/0,13 +0,1+ 0,12/0,53 = 5,23 м2 oC/Вт

Q8 = 57 058/ 5,23 = 10 910 кВт-час

Результаты сведены в сравнительную таблицу.

Сравнение затрат на отопление домов различной конструкции при применении различных энергоносителей.
Конструкция стен дома 10,0×10,0 м, два этажа: первый — 3,0 м, второй — 2,5 м, перекрытия 0,33 м, чердак и подполье холодные вентилируемые. t-сопротивление ограждающей конструкций Потери тепла через окна и двери кВт-час Потери тепла через ограждающие конструкции кВт-час Общие потери тепла кВт-час
1 Брус 150×150 0,78 6 340 73 151 79 491
2 Клееный брус 200×140 1,11 6 340 51 404 57 744
3 Кирпичная стена 2,5 0,90 6 340 63 398 69 738
4 Пенобетон D500 2,54 6 340 22 464 28 804
5 ППС опалубка 2,90 6 340 19 675 26 015
6 SIP (125 мм) 2,96 6 340 19 276 25 616
7 «Теплая керамика» 3,65 6 340 15 632 21 972
8 Каркасный дом 5,23 6 340 10 910 17 250

 

 

Расчетные затраты (в рублях) на отопление дома за отопительный период в Московской области (213 суток) по состоянию на январь 2013 год.
  природный газ сжиженный газ СУГ пеллетное топливо дизельное топливо электроэнергия
1 34 181р. 158 983р. 229 730р. 282 989р. 178 061р.
2 24 830р. 115 487р. 166 879р. 205 568р. 129 346р.
3 29 987р. 139 476р. 201 542р. 248 267р. 156 213р.
4 12 386р. 57 608р. 83 243р. 102 542р. 64 521р.
5 11 187р. 52 030р. 75 184р. 92 614р. 58 274р.
6 11 015р. 51 233р. 74 031р. 91 194р. 57 381р.
7 9 448р. 43 945р. 63 500р. 78 222р. 49 218р.
8 7 417р. 34 500р. 49 852р. 61 409р. 38 639р.

 

 

Расскажите друзьям