Углеводородные сжиженные газы используются в отопительных агрегатах, водонагревателях и представляют собой смесь, содержащую пропан и бутан. Состав транспортируется и сохраняется в жидком виде в хранилищах или баллонах, а перед использованием горючее испаряется и подается в горелку котла. От энергоэффективности строения зависит расход сжиженного газа на отопление дома 100 м2 и затраты на потребление.
Описание сжиженного газа
Сжиженный газ дороже природного
Газ относится к веществам группы алканов, встречается в виде компонентов в природных аналогах. Пропан без примесей не имеет запаха, но в техническую смесь добавляются присадки с сильным ароматом. Токсичность проявляется мало, но отмечается действие на нервную систему.
Сжиженный углеводородный газ (СУГ) отличается от природного аналога тем, что представляет собой продукт высокотемпературной переработки нефтяных фракций и химических процессов. Природный метан добывается из земных недр. Оба вида используются для обогрева частных строений, но отличаются химическими свойствами, характеристиками и способом транспортировки.
СУГ характеризуется высокими теплотворными качествами, но его стоимость выше, чем у природного газа. Метан подается к потребителю только по централизованному трубопроводу.
Использование пропана
Вещество имеет формулу C3H8 и относится к малотоксичным категориям со специфическим запахом. Воздух становится взрывоопасным, если в нем присутствует концентрация паров бутана 1,8 – 9,1%, пропана – 2,3 – 9,5%, давление составляет 0,1 МПа при температуре от +15 до +20°С. Пропан самовоспламеняется при +470°С, бутан – +405°С.
Химические и физические свойства пропана:
- молекулярная масса – 44,097 кг/кмоль, молекулярный объем – 21,997 м3/кмоль,
- расход сжиженного газа на 1 кВт тепла составляет 0,16 дм3 (литра),
- газовая плотность при 0°С – 2,0037 кг/м3, при +20° – 1,87 кг/м3,
- плотность в жидкой фазе – 528 кг/м3,
- объем воздуха, необходимый для горения 1 куба – 23,8 м3.
Несмотря на более высокую стоимость сжиженный вид газового топлива более удобный в применении. Он переходит в жидкое состояние и так может храниться. Для сбережения природного метана требуется сжатие его под давлением в 200-250 атм, а транспортировка в разжиженном виде возможна только при криогенных температурах (ниже 120 К).
Централизованный газопровод
В газовом трубопроводе подается природный газ. Строительство централизованной магистрали требует определенных затрат, поэтому метан используют жители густонаселенных регионов и местностей с большим объемом потребления. Загородное население не всегда имеет доступ к газовому трубопроводу и топливо им доставляется в баллонах.
Магистраль строится из стальных труб диаметром до 1,42 м и рассчитывается на давление до 10 МПа. Трубопроводы пропускают около 55 – 60 млрд кубометров газа за годовой период. Магистрали прокладываются под землей или проходят по поверхности. В комплексное обслуживание включаются компрессорные пункты, станции очистки и осушки, газораспределительные точки.
Газгольдеры
Газгольдеры
Для непрерывной подачи СУГ используются подземные и надземные газовые емкости, которые устанавливаются в многоэтажном секторе или на территории частного жилищного массива. Из резервуара топливо подается в квартиры и дома, используется, чтобы обогреть помещение.
Газовые емкости имеют систему контроля и регистрируют наполнение отстойника. Датчик определяет запас газа и передает сигнал в службу, когда уровень топлива в резервуаре уменьшается до 30%. Оператор высылает автоцистерну для наполнения емкости.
На дне газгольдера постоянно скапливается жидкость, которая не перешла в газообразное состояние, резервуар требует очистки. Хранилища удобны в использовании, т. к. обеспечивают непрерывную подачу топлива.
Баллоны
Баллонный газ используется в отоплении жилища, если зимой жильцы нерегулярно посещают загородный дом. В емкостях поставляется пропан или его смесь с бутаном. Минусом является увеличение стоимости топлива при удалении от поставщика продукта. Стандартный пропановый баллон вмещает 22 кг газа и весит 19 кг. Используются композитные емкости, они легче, но стоят дороже.
Параметры газовых баллонов:
- длина единицы 28 – 95 см,
- диаметр – 20 – 30 см,
- толщина стенки – 3 – 4 мм,
- вес – 4 – 22 кг.
Используя статистику, можно вычислить, сколько газа нужно для отопления 80 кв метров жилища. При небольших холодах на отопление такой площади требуются 2 сорокалитровых баллона при использовании антифриза в системе обогрева. Это на 25 – 30% превышает затраты газа при централизованных поставках. Допускается объединение баллонов по 15 штук в закрытом шкафу из металла.
Факторы, влияющие на расчеты расхода сжиженного газа
Факторы, влияющие на расход газа
Большая часть тепла уходит из помещения через стены. Тепловые потоки отличаются сложной траекторией перемещения и покидают жилище через перекрытие, пол и окна. Ограждающие конструкции дома должны утепляться от потерь энергии, иначе расход газа будет большим.
Потребление топлива зависит от факторов:
- климат местности – чтобы рассчитать расход, берутся самые низкие температурные значения,
- отапливаемая площадь, планировка, этажность строения, высота потолков,
- степень утепления кровли, стен, пола,
- материал здания (бетон, дерево, кирпич),
- тип заполнения оконных проемов,
- присутствие организованной вентиляции комнат,
- мощность котла.
Геометрия дома влияет на потери тепла. Сложный периметр со множеством выступов стен и комбинированная кровля увеличивают риск охлаждения. Мощность котла не влияет на потери тепла, но требуется правильный подбор параметра для эффективного расходования топлива.
Формула для расчета
Калорийность топлива
Теория и практика показывает, что для обогрева 1 м2 и подогрева жидкости в водопроводе за год нужно 169,95 кВт тепла. Для расчета употребляется теплотворная способность СУГ – 12,88% и КПД котла – 98%.
Расход газа на отопление дома 100 м2 производится по формуле ((169,95 * 0,1288) / 0,98) х S, где S означает площадь дома. Чтобы высчитать стоимость отопления, полученное показание расхода умножается на цену газа за 1 кг.
Имеет значение калорийность топлива, которая показывает, какой объем тепла производится при сгорании единицы топлива. Для СУГ этот показатель всегда выше, чем у природного газа, дров, угля.
Способы снижения расхода топлива
Энергоэффективность жилища нужно повышать, чтобы уменьшить расход газа на обогрев дома. С помощью таких методов можно сэкономить до 5 – 15% топлива. На зимний период жилище делается как можно более герметичным, чтобы внутренняя энергия не уходила наружу.
Закупорка и утепление дома ведет к необходимости монтажа организованной вентиляционной системы. Рекомендуется применение рекуператора. Это устройство представляет эффективный теплообменник, уменьшающий теплопотери, но подающий свежий воздух в комнаты.