Durchschnittlicher Gasverbrauch für die Heizung eines Hauses mit 150 m²: Berechnungsbeispiel und Überblick über wärmetechnische Formeln

Die Finanzierung der Heizperiode stellt einen erheblichen Teil des Budgets dar, der für die Instandhaltung des Wohnraums aufgewendet wird. Wenn man den Preis und den durchschnittlichen Gasverbrauch für die Heizung eines 150 m² Hauses kennt, kann man die Kosten für die Raumheizung recht genau ermitteln. Diese Berechnungen lassen sich leicht selbst durchführen, ohne die Dienste von Heizungstechnikern bezahlen zu müssen.

Alles über die Normen des Gasverbrauchs und die Methoden zur Berechnung des Verbrauchs von blauem Brennstoff erfahren Sie in dem von uns vorgestellten Artikel. Wir erklären, wie viel Energie benötigt wird, um die Wärmeverluste des Hauses während der Heizperiode auszugleichen. Wir zeigen, welche Formeln für die Berechnungen verwendet werden sollten.

Heizung von Landhäusern

Bei der Berechnung des Gasverbrauchs, der zum Heizen des Hauses erforderlich ist, wird die schwierigste Aufgabe die Berechnung der Wärmeverluste sein, die das Heizsystem während des Betriebs vollständig kompensieren muss.

Der gesamte Wärmeverlust hängt vom Klima, den baulichen Besonderheiten des Gebäudes, den verwendeten Materialien und den Parametern des Lüftungssystems ab.

Berechnung der auszugleichenden Wärmemenge

Die Heizungsanlage jedes Gebäudes muss seine Wärmeverluste Q (W) in der kalten Jahreszeit ausgleichen. Diese treten aus zwei Gründen auf:

1. Wärmeaustausch über die Gebäudehülle;
2. Wärmeverlust durch das Eindringen von kalter Luft über das Lüftungssystem.

Formal lassen sich die Wärmeverluste durch Wand und Dach Q_tp mit der folgenden Formel berechnen:

Q_tp = S * dT / R

wobei:

• S – Fläche (m²);
• dT – Temperaturdifferenz zwischen Raum- und Außenluft (°C);
• R – Wärmedurchlasswiderstand der Materialien (m² * °C / W).

Der letzte Wert (der auch als “Wärmedämmkoeffizient” bezeichnet wird) kann aus den den Baustoffen oder -produkten beiliegenden Tabellen entnommen werden.

Der Wärmeverlust eines Hauses hängt maßgeblich von der Art der Isolierverglasung ab. Der hohe Preis für isolierte Fenster wird durch die Treibstoffeinsparung gerechtfertigt.

Beispiel. Nehmen wir an, die Außenwand eines Raumes hat eine Fläche von 12 m², von der 2 m² ein Fenster einnimmt.

Die Wärmedurchlasswiderstände sind wie folgt:

• Gasbetonblöcke D400: R = 3.5.
• Zweikammer-Isolierglas mit Argon “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R = 0,75.

In diesem Fall betragen bei Raumtemperatur “+22°C” und bei Außentemperatur “-30°C” die Wärmeverluste der Außenwand des Raumes:

• Q_tp (Wand) = 10 * (22 – (– 30)) / 3.5 = 149 W:
• Q_tp (Fenster) = 2 * (22 – (– 30)) / 0.75 = 139 W:
• Q_tp = Q_tp (Wand) + Q_tp (Fenster) = 288 W.

Eine solche Berechnung liefert ein korrektes Ergebnis unter der Voraussetzung, dass kein unkontrollierter Luftaustausch (Infiltration) stattfindet.

Sie kann in den folgenden Fällen auftreten:

• Vorhandensein von Konstruktionsfehlern, wie z. B. undichte Anschlüsse der Fensterrahmen an die Wände oder Ablösung des Dämmmaterials. Diese müssen beseitigt werden.
• Alterung des Gebäudes, wodurch im Mauerwerk Absplitterungen, Risse oder Hohlräume entstehen. In diesem Fall müssen Korrekturfaktoren in den Wärmedurchgangswiderstand der Materialien eingeführt werden.

Auf die gleiche Weise müssen die Wärmeverluste durch das Dach ermittelt werden, wenn sich das Objekt im obersten Stockwerk befindet. Durch den Boden tritt ein nennenswerter Energieverlust nur dann auf, wenn ein unbeheizter, durchlüfteter Kellerraum wie eine Garage vorhanden ist. In den Boden geht praktisch keine Wärme verloren.

Für die Berechnung des Wärmedurchgangswiderstands mehrschichtiger Materialien müssen die Werte der einzelnen Schichten summiert werden. In der Regel werden für die Berechnungen nur die am wenigsten wärmeleitenden Materialien herangezogen.

Betrachten wir den zweiten Grund für Wärmeverluste – die Gebäudelüftung. Der Energieaufwand für die Erwärmung der Zuluft (Q_v) kann mit folgender Formel berechnet werden:

Q_v = L * q * c * dT, wobei:

• L – Luftdurchsatz (m³/h);
• q – Luftdichte (kg / m³);
• c – spezifische Wärmekapazität der Zuluft (kJ / kg * °C)
• dT – Temperaturdifferenz zwischen Raum- und Außenluft (°C).

Die spezifische Wärmekapazität der Luft im für uns interessierenden Temperaturbereich [–50..+30 °C] beträgt 1,01 kJ / kg * °C oder umgerechnet in die benötigte Dimension: 0,28 W * h / kg * °C. Die Dichte der Luft hängt von der Temperatur und dem Druck ab, aber für Berechnungen kann man den Wert von 1,3 kg / m³ annehmen.

Beispiel. Für einen Raum von 12 m² betragen die Wärmeverluste durch die Belüftung bei demselben Temperaturunterschied wie im vorherigen Beispiel:

Q_v = (12 * 3) * 1.3 * 0.28 * (22 – (– 30)) = 681 W.

Planer legen den Luftdurchsatz gemäß SNiP 41-01-2003 zugrunde (in unserem Beispiel 3 m³/h pro 1 m² Wohnfläche), aber dieser Wert kann vom Gebäudeeigentümer erheblich reduziert werden.

Insgesamt betragen die Wärmeverluste des Modellraums:

Q = Q_tp + Q_v = 969 W.

Für die Berechnung der Wärmeverluste pro Tag, Woche oder Monat ist es erforderlich, die Durchschnittstemperatur für diese Zeiträume zu kennen.

Aus den obigen Formeln wird ersichtlich, dass die Berechnung der verbrauchten Gasmenge sowohl für einen kurzen Zeitraum als auch für die gesamte kalte Jahreszeit unter Berücksichtigung des Klimas des Standorts des beheizten Objekts erfolgen muss. Daher können bewährte Standardlösungen nur für ähnliche natürliche Bedingungen verwendet werden.

Zur Bestimmung ähnlicher klimatischer Parameter können Sie Karten der durchschnittlichen monatlichen Temperaturen im Winter verwenden. Diese sind leicht im Internet zu finden.

Bei einer komplexen Geometrie des Hauses und einer Vielfalt der beim Bau und bei der Dämmung verwendeten Materialien können Sie für die Berechnung der benötigten Wärmemenge die Dienste von Fachleuten in Anspruch nehmen.

Möglichkeiten zur Minimierung von Wärmeverlusten

Die Kosten für die Beheizung des Hauses machen einen erheblichen Teil der Unterhaltskosten aus. Daher ist es sinnvoll, einige Arbeiten durchzuführen, die darauf abzielen, die Wärmeverluste durch Dämmung der Decke, der Hauswände, Wärmedämmung des Fußbodens und angrenzender Konstruktionen zu verringern.

Die Anwendung von Außendämmungsschemata und Innendämmung des Hauses kann diesen Wert erheblich reduzieren. Dies betrifft insbesondere alte Gebäude mit stark abgenutzten Wänden und Decken. Dieselben Polystyrolplatten können nicht nur das Durchfrieren verringern oder vollständig verhindern, sondern minimieren auch die Luftinfiltration durch die geschützte Abdeckung.

Auch können erhebliche Einsparungen erzielt werden, wenn Sommerflächen des Hauses wie Veranden oder das Dachgeschoss nicht an die Heizung angeschlossen werden. In diesem Fall wird der Umfang des beheizten Teils des Hauses erheblich verringert.

Die Nutzung des Dachgeschosses nur im Sommer spart erheblich die Heizkosten im Winter. In diesem Fall muss die Decke des oberen Geschosses jedoch gut isoliert sein.

Wenn man die Lüftungsnormen für Räume strikt befolgt, die in SNiP 41-01-2003 festgelegt sind, sind die Wärmeverluste durch den Luftaustausch höher als durch das Durchfrieren von Wänden und Dach des Gebäudes. Diese Regeln sind für Planer und alle juristischen Personen verbindlich, wenn der Raum für die Produktion oder die Erbringung von Dienstleistungen genutzt wird. Die Bewohner des Hauses können die in dem Dokument angegebenen Werte jedoch nach eigenem Ermessen reduzieren.

Darüber hinaus können zum Erwärmen der von außen einströmenden kalten Luft Wärmetauscher verwendet werden, anstatt Geräte, die Strom oder Gas verbrauchen. So kann ein gewöhnlicher Plattenwärmetauscher mehr als die Hälfte der Energie einsparen, und ein komplexeres Gerät mit Wärmeträger etwa 75%.

Berechnung des erforderlichen Gasvolumens

Das verbrannte Gas muss die Wärmeverluste ausgleichen. Dazu muss neben den Wärmeverlusten des Hauses auch die bei der Verbrennung freigesetzte Energie bekannt sein, die vom Wirkungsgrad des Kessels und dem Heizwert des Gemischs abhängt.

Regel zur Auswahl des Heizkessels

Die Auswahl des Heizgeräts muss unter Berücksichtigung der Wärmeverluste des Hauses erfolgen. Es sollte für den Zeitraum ausreichen, in dem der jährliche Temperaturminimalwert erreicht wird. Im Datenblatt eines Stand- oder Wandgasheizkessels ist dafür der Parameter “Nennwärmeleistung” verantwortlich, der bei Haushaltsgeräten in kW gemessen wird.

Da jedes Bauwerk eine thermische Trägheit besitzt, wird für die Berechnung der erforderlichen Kesselleistung als minimale Temperatur in der Regel der Wert der kältesten Fünftageperiode herangezogen. Für eine bestimmte Region kann dieser bei Organisationen, die meteorologische Daten sammeln und verarbeiten, oder aus Tabelle 1 der SNiP 23-01-99 (Spalte Nr. 4) erfahren werden.

Ausschnitt aus Tabelle 1 der SNiP 23-01-99. Mit ihrer Hilfe können die erforderlichen Klimadaten der Region ermittelt werden, in der sich das zu beheizende Objekt befindet.

Wenn die Kesselleistung den für die Raumheizung ausreichenden Wert überschreitet, führt dies nicht zu einem erhöhten Gasverbrauch. In diesem Fall ist die Stillstandszeit des Geräts länger.

Manchmal ist es sinnvoll, einen Kessel mit etwas geringerer Leistung zu wählen. Solche Geräte können sowohl in der Anschaffung als auch im Betrieb deutlich günstiger sein. In diesem Fall ist jedoch eine alternative Wärmequelle erforderlich (z. B. ein Heizlüfter zusammen mit einem Benzingenerator), die bei starkem Frost eingesetzt werden kann.

Der wichtigste Indikator für Effizienz und Wirtschaftlichkeit eines Kessels ist der Wirkungsgrad. Bei modernen Haushaltsgeräten liegt er zwischen 88 und 95 %. Der Wirkungsgrad ist im Datenblatt des Geräts angegeben und wird bei der Berechnung des Gasverbrauchs verwendet.

Formel der Wärmeabgabe

Um den Verbrauch von Erdgas oder Flüssiggas für die Beheizung eines Hauses mit einer Fläche von ca. 150 m² korrekt zu berechnen, muss ein weiterer Wert bekannt sein – der Heizwert (spezifische Verbrennungswärme) des zugeführten Brennstoffs. Gemäß dem “SI”-System wird er in J / kg für Flüssiggas oder in J / m³ für Erdgas gemessen.

Gastanks (Behälter zur Lagerung von Flüssiggas) werden in Litern angegeben. Um zu erfahren, wie viel Brennstoff in Kilogramm hineinpasst, kann man das Verhältnis 0,54 kg / 1 l anwenden.

Es gibt zwei Werte dieses Indikators – den unteren Heizwert (H_l) und den oberen (H_h). Er hängt von der Feuchtigkeit und Temperatur des Brennstoffs ab. Bei der Berechnung wird der Wert H_l verwendet – diesen muss man beim Gaslieferanten erfragen.

Wenn diese Informationen nicht vorliegen, können bei den Berechnungen folgende Werte angenommen werden:

• für Erdgas H_l = 33,5 mJ / m³;
• für Flüssiggas H_l = 45,2 mJ / kg.

Unter Berücksichtigung, dass 1 mJ = 278 Wh entspricht, ergeben sich folgende Heizwerte:

• für Erdgas H_l = 9,3 kWh / m³;
• für Flüssiggas H_l = 12,6 kWh / kg.

Das über einen bestimmten Zeitraum verbrauchte Gasvolumen V (m³ oder kg) kann mit folgender Formel berechnet werden:

V = Q * E / (H_l * K), wobei:

• Q – die Wärmeverluste des Gebäudes (kW);
• E – die Dauer der Heizperiode (h);
• H_l – der minimale Heizwert des Gases (kWh / m³);
• K – der Wirkungsgrad des Kessels.

Bei Flüssiggas ist die Dimension von H_l kWh / kg.

Berechnungsbeispiel für den Gasverbrauch

Als Beispiel nehmen wir einen typischen vorgefertigten Rahmenholzbungalow mit zwei Etagen. Region – Region Altai, Stadt Barnaul.

Die Größe des Bungalows beträgt 10 x 8,5 m. Der Neigungswinkel des Satteldachs beträgt 30°. Dieses Projekt zeichnet sich durch ein warmes Mansardengeschoss, eine relativ große Verglasungsfläche, das Fehlen eines Kellers und hervorstehender Gebäudeteile aus.

Schritt 1. Wir berechnen die grundlegenden Parameter des Hauses zur Bestimmung der Wärmeverluste:

• Boden. Bei Fehlen eines belüfteten Kellerraums können die Verluste durch Boden und Fundament vernachlässigt werden.
• Fenster. Zweikammer-Isolierglas “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R_o = 0,75. Verglasungsfläche S_o = 40 m².
• Wände. Die Fläche der Längsseite beträgt 10 * 3,5 = 35 m². Die Fläche der Querseite (Fassade) beträgt 8,5 * 3,5 + 8,5² * tg(30) / 4 = 40 m². Somit beträgt die Gesamtfläche des Gebäudeumfangs 150 m², und unter Berücksichtigung der Verglasung ergibt sich der gesuchte Wert S_s = 150 – 40 = 110 m².
• Wände. Die wichtigsten Wärmedämmmaterialien sind Brettschichtholz mit einer Dicke von 200 mm (R_b = 1,27) und Basaltwolle mit einer Dicke von 150 mm (R_u = 3,95). Der gesamte Wärmedurchgangswiderstand für die Wand R_s = R_b + R_u = 5,22.
• Dach. Die Dämmung folgt vollständig der Dachform. Die Dachfläche ohne Überstände S_k = 10 * 8,5 / cos (30) = 98 m².
• Dach. Die wichtigsten Wärmedämmmaterialien sind eine Schalung mit einer Dicke von 12,5 mm (R_v = 0,07) und Basaltwolle mit einer Dicke von 200 mm (R_u = 5,27). Der gesamte Wärmedurchgangswiderstand für das Dach R_k = R_v + R_u = 5,34.
• Lüftung. Nehmen wir an, der Luftdurchsatz wird nicht nach der Hausfläche berechnet, sondern unter Berücksichtigung der Anforderung, einen Wert von mindestens 30 m³ pro Person und Stunde zu gewährleisten. Da im Cottage ständig 4 Personen leben, gilt L = 30 * 4 = 120 m³ / h.

Schritt 2. Berechnen Sie die erforderliche Kesselleistung. Wenn die Ausrüstung bereits gekauft wurde, kann dieser Schritt übersprungen werden.

Für unsere Berechnungen benötigen wir nur zwei Kenngrößen des Gaskessels: den Wirkungsgrad und die Nennleistung. Diese müssen im Gerätepass vermerkt sein.

Die Temperatur der kältesten Fünf-Tage-Periode beträgt “–41 °C”. Die behagliche Temperatur nehmen wir mit “+24 °C” an. Somit beträgt die durchschnittliche Temperaturdifferenz in diesem Zeitraum dT = 65 °C.

Berechnen wir die Wärmeverluste:

• durch Fenster: Q_o = S_o * dT / R_o = 40 * 65 / 0.75 = 3467 W;
• durch Wände: Q_s = S_s * dT / R_s = 110 * 65 / 5.22 = 1370 W;
• durch das Dach: Q_k = S_k * dT / R_k = 98 * 65 / 5.34 = 1199 W;
• aufgrund der Lüftung: Q_v = L * q * c * dT = 120 * 1.3 * 0.28 * 65 = 2839 W.

Die gesamten Wärmeverluste des Hauses während der kalten Fünf-Tage-Periode betragen:

Q = Q_o + Q_s + Q_k + Q_v = 3467 + 1370 + 1199 + 2839 = 8875 W.

Daher kann für dieses Musterhaus ein Gaskessel mit einer maximalen Heizleistung von 10–12 kW gewählt werden. Wenn das Gas auch für die Warmwasserbereitung verwendet wird, muss ein leistungsstärkeres Gerät gewählt werden.

Schritt 3. Berechnen wir die Dauer der Heizperiode und die durchschnittlichen Wärmeverluste.

Unter der kalten Jahreszeit, in der eine Heizung erforderlich ist, versteht man die Saison mit Tagesmitteltemperaturen unter 8–10 °C. Daher kann man für die Berechnungen entweder die Spalten Nr. 11–12 oder die Spalten Nr. 13–14 der Tabelle 1 von SNiP 23-01-99 verwenden.

Diese Wahl bleibt den Eigentümern des Cottages überlassen. Dabei wird es keinen wesentlichen Unterschied im jährlichen Brennstoffverbrauch geben. In unserem Fall bleiben wir bei der Periode mit einer Temperatur unter “+10 °C”. Die Dauer dieser Periode beträgt 235 Tage oder E = 5640 Stunden.

Bei einer zentralen Heizung erfolgt das Ein- und Ausschalten der Wärmeträgerzufuhr nach festgelegten Vorschriften. Einer der Vorteile eines Einfamilienhauses ist die Aktivierung des Heizbetriebs nach Wunsch der Bewohner.

Die Wärmeverluste des Hauses für die Durchschnittstemperatur in diesem Zeitraum werden wie in Schritt 2 berechnet, nur der Parameter dT = 24 – (– 6.7) = 30.7 °C. Nach der Berechnung erhalten wir Q = 4192 W.

Schritt 4. Berechnen wir das verbrauchte Gasvolumen.

Nehmen Sie an, der Wirkungsgrad des Kessels K = 0,92. Dann beträgt das verbrauchte Gasvolumen (bei durchschnittlichen Werten des minimalen Heizwerts des Gasgemischs) während der kalten Jahreszeit:

• für Erdgas: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (9300 * 0,92) = 2763 m³;
• für Flüssiggas: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (12600 * 0,92) = 2040 kg.

Wenn Sie die Gaspreise kennen, können Sie auch die finanziellen Kosten für die Heizung berechnen.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Reduzierung des Gasverbrauchs durch Beseitigung von Fehlern bei der Hausdämmung. Ein praktisches Beispiel:

Gasverbrauch bei bekannter Heizleistung:

Alle Berechnungen der Wärmeverluste können Sie nur dann selbst durchführen, wenn die wärmedämmenden Eigenschaften der Materialien bekannt sind, aus denen das Haus gebaut ist. Wenn das Gebäude alt ist, müssen Sie es zuerst auf Frosteinwirkung prüfen und die festgestellten Probleme beheben.

Danach können Sie mit den im Artikel vorgestellten Formeln die Berechnung des Gasverbrauchs mit hoher Genauigkeit durchführen.

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