Расход газа на отопление дома 150 м2: Страница не найдена — Mastack.ru

Содержание

природного и сжиженного, каков средний показатель, из газгольдера

Правильная оценка расхода газа позволяет сделать отопление эффективным и одновременно снизить затраты на топливо.

Бытовой газ — универсальный вид топлива, который подходит для разных целей: отопления, приготовления пищи, горячего водоснабжения. Это наиболее выгодное по цене горючее, будь то природный или сжиженный.

Зачем нужен расчет использования сжиженного или природного газа

В случае с отоплением коттеджа расчёт использования газа обязательно нужен для понимания того, сколько топлива потребуется для обогрева дома. На сохранение тепла и соответственно на его потребление влияет:

  • в каком регионе расположено жильё;
  • из каких материалов оно сделано;
  • постоянно оно отапливается или время от времени.

Фото 1. Для безопасного хранения сжиженного топлива используются подобные устройства - газгольдеры.

В случае если это не природный, а сжиженный газ, расчёт помогает определить сколько баллонов потребуется и где их лучше всего будет установить. Заранее обдумать использование топлива для обогрева нужно и в случае комбинированного отопления: например, газом и электричеством.

Формула расчёта

Для определения количества потребляемого топлива можно воспользоваться существующими формулами.

В комплексе они дают полное представление о необходимом для отопления количестве топлива. Сначала нужно определить мощность котла. Её вычисляют по принципу 1 кВт энергии на 10 м2.

При этом запас мощности должен составлять около 20%, так как прибор не принято эксплуатировать на максимальных показателях. В результате, для дома площадью 150 м2оптимальная мощность котла может составить порядка 13 кВт. Исходя из этого закладывается количество необходимого топлива. Если это сжиженный, то в неделю может уйти от одного до четырёх баллонов по 50 л.

Внимание! Баллоны принято заправлять не полностью, так как пропан и бутан расширяются. Поэтому количество сжиженного газа в баллоне обычно составляет

около 80% от его объёма.

Считается, что в среднем на 100 м2расходуется 15 л сжиженного газа в сутки. Соответственно для коттеджа 150 м2 этот показатель увеличивается до 22,5 л в сутки. В баллон на 50 л обычно заправляют около 40 л. Таким образом, при активной эксплуатации за двое суток можно тратить больше одного баллона.

Но это приблизительные расчёты, а можно провести ещё более точные по формуле: 169,95/12,88/0,98 x S помещения x стоимость 1 кг сжиженного газа. Здесь 169,95 кВт означает тепловую энергию для отопления 1 м2, 12,88 кВт/кг — теплотворную способность сжиженного пропана и 98% — КПД котла.

Каков средний расход за неделю

Определить цифру, демонстрирующую расход сжиженного газа на отопление, можно исходя из целого ряда параметров.

Кроме площади дома, материалов и погодных особенностей это ещё и

режим эксплуатации. Поэтому для каждого здания расход будет меняться, даже если у него одинаковая площадь.

Но по словам владельцев домов, в регионах, где зимой от -5 до -20 C на 150 м2в среднем может уходить 3 баллона по 50 л в неделю.

При этом котёл включается 2 раза в сутки на 3 часа. Экономия повышается за счёт использования продвинутых моделей котлов и термостатов, которые регулируют расход топлива пропорционально изменению температуры воздуха.

Расход за сезон для отопления дома площадью 150 м2

Расход сжиженного газа в сезон на отопление коттеджа площадью 150 м2расчитывается, исходя из расходов за неделю. Но стоит помнить, что эта цифра приблизительная, поскольку погода будет неоднократно меняться, а вместе с тем и расход топлива. Между тем, наряду с количеством горючего можно вычислить и финансовые расходы.

Для расчёта стоимости потребления в сезон необходимо умножить мощность конкретного прибора на 24 часа, затем на 30 суток. Поскольку вряд ли всё это время котёл работает на максимальной мощности, результат нужно

поделить на 2.

Полученная цифра умножается на 7 месяцев сезона отопления, и это даёт показатель потребления мощности в год.

Узнав стоимость 1кВт/час, необходимо умножить её на годовое количество кВт. Полученный результат и будет демонстрировать финансовые расходы на потребление. Однако и это ещё не всё, ведь баллоны с закончившимся газом нужно регулярно заправлять, а это тоже стоит денег.

Сделать заправку менее частой можно, если экономно расходовать топливо. Например, на время отсутствия дома на терморегуляторе достаточно задавать более низкую температуру обогрева помещений, и тогда финансовые расходы на отопление ощутимо сократятся.

Полезное видео

Ознакомьтесь с видео, в котором рассказывается, сколько топлива расходует система отопления на сжиженном газе.

Снижение затрат на отопление

Значительного уменьшения затрат на отопление можно добиться, учитывая целый комплекс условий обогрева помещений. К ним относятся: снижение теплопотерь здания, использование термостата

, соответствие мощности газового котла метражу дома, экономный режим эксплуатации, выбор качественного оборудования и соблюдение техники безопасности.

Стоит отметить, что баллоны, расположенные в целях безопасности снаружи здания, при низких температурах могут потребовать дополнительного подогрева для лучшего движения газа.

Если этого не сделать, газ будет тратиться, а отопление останется слабым. Не стоит недооценивать и бренд газового котла, так как стабильность работы прибора делает минимальными затраты на ремонт.

Не стоит пренебрегать и другими видами топлива. В частности, если рядом проходит газопровод, вместо сжиженного однозначно лучше использовать природный. Это будет не только гораздо удобнее, но ещё и значительно дешевле для бюджета.

Расход газа на отопление дома: примерный расчет

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. 

Содержание статьи

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 толпиваЕдиница измеренияУдельная теплота сгорания в кКалУдельная теплота сгорания в кВтУдельная теплота сгорания в МДж
Природный газ1 м 38000 кКал9,2 кВт33,5 МДж
Сжиженный газ 1 кг10800 кКал12,5 кВт45,2 МДж
Уголь каменный (W=10%)1 кг6450 кКал7,5 кВт27 МДж
Пеллета древесная1 кг4100 кКал4,7 кВт17,17 МДж
Высушенная древесина (W=20%)1 кг3400 кКал3,9 кВт14,24 МДж

Пример расчета по теплопотерям

Пусть теплопотери дома составляют 16 кВт/час. Начинаем считать:

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:

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:

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.

Расчет расхода сжиженного газа

Многие котлы могут работать от сжиженного газа. Насколько это выгодно? Какой будет расход сжиженного газа на отопление? Все это тоже можно посчитать. Методика такая же: надо знать или теплопотери, или мощность котла. Далее требуемое количество переводим в литры (единицы измерения сжиженного газа), а при желании, считаем количество необходимых баллонов.

Давайте рассмотрим расчет на примере. Пусть мощность котла 18 кВт, соответственно, средняя потребность в тепле — 9 кВт/час. При сжигании 1 кг сжиженного газа получаем 12,5 кВт тепла. Значит, чтобы получить 9 кВт, потребуется 0,72 кг (9 кВт / 12,5 кВт = 0,72 кг).

Далее считаем:

  • в день: 0,72 кг * 24 часа = 17,28 кг;
  • в месяц 17,28 кг * 30 дней = 518,4 кг.

Добавим поправку на КПД котла. Надо смотреть в каждом конкретном случае, но возьмем 90%, то есть, добавим еще 10%, получится, что за месяц расход составит 570,24 кг.

Сжиженный газ — один из вариантов отопления

Чтобы посчитать количество баллонов, данную цифру делим на 21,2 кг (именно столько в среднем находится кг газа в 50 литровом баллоне).

Масса сжиженного газа в различных баллонах

Итого, для данного котла потребуется 27 баллонов сжиженного газа. А стоимость считайте сами — цены в регионах отличаются. Но не забудьте про расходы на транспортировку. Их, кстати, можно уменьшить, если сделать газгольдер — герметичную емкость для хранения сжиженного газа, которую заправлять можно раз в месяц или реже — зависит от объема хранилища и потребности.

И снова-таки не стоит забывать, что это — лишь приблизительная цифра. В холодные месяцы расход газа для отопления будет больше, в теплые — значительно меньше.

P.S. Если вам удобней считать расход в литрах:

  • 1 литр сжиженного газа весит примерно 0,55 кг и при сжигании даёт примерно 6500 кВт тепла;
  • в 50 литровом баллоне около 42 литров газа.

Какой расход газа на отопление дома 150 м2

Газовое отопление небезосновательно называется одним из самых экономичных вариантов создания комфортной температуры в доме. Для планирования расходов на отопительный сезон неплохо было бы знать примерные показатели затрат топлива.

Попробуем вычислить расход газа на отопление дома 150 м2.

Оценка потребления топлива

Для определения расхода горючего нам необходимо знать следующее:

  • Продолжительность отопительного периода;
  • Мощность котла;
  • Потребление топлива оборудованием в единицу времени.

Предположим, что у нас отопительный период длится 6 месяцев.

Какая мощность котла необходима для отопления в доме на 150 квадратов? В среднем, на 1 квадрат площади потребуется 0,1 кВт энергии. В нашем случае понадобится котел на 15 кВт (150 × 0,1).

Далее, нам нужно узнать, сколько такое оборудование потребляет газа за единицу времени, например, в час. Этот показатель обозначен в инструкции, а мы для своих расчетов пока используем среднестатистический вариант для устройства на 15 кВт – 1,68 кубометров в час.

Так как топить круглые сутки мы не будем, предположим, что котел работает 10 часов в день. Таким образом, за день мы переработаем в тепло 16,8 кубометров газа. В нашем отопительном сезоне 180 дней, за которые будет израсходовано 3 024 кубометра газа.

Этот показатель следует умножить на стоимость кубометра для вашего региона, и вы получите ориентировочные затраты на отопление. Зная их, вы сможете распланировать свой бюджет и рассмотреть целесообразность проведения мероприятий по экономии потребления газа.

Как быть, если я использую сжиженный газ?

Расчет точно такой же, только вместо кубометров используются килограммы. Средний расход газа котлом на сниженном топливе (при условии, что мощность у нас те же 15 кВт) – 1,29 килограмм в час. В день – 12,9 кг. За сезон – 2 322 кг.

В чем слабость данных расчетов?

Обратите внимание, что это оценочный расчет. Здесь не учтены некоторые обстоятельства:

  1. Интенсивность топки будет меняться на протяжении сезона. В конце осени и начале весны котел, возможно, вообще не будет включаться. А мы при расчете предполагаем, что котел работает в течение всего периода равномерно. На интенсивность использования котла влияют также не климатические факторы: качество радиаторов (эффективность теплоотдачи), наличие дополнительного отопления (теплый пол) и т.д.
  2. Эффективность котла (то есть потребление газа на выделение заданного объема тепловой энергии) – не стабильный показатель. Если дом хорошо утеплен, оборудование содержится в порядке и дымоход регулярно прочищается, то помещение прогреется с меньшим расходом газа, чем в противоположной ситуации.

С другой стороны, при отсутствии продуманного утепления, нагреватель будет работать на износ, чтобы нагреть комнаты до нужной температуры. Отсюда повышенный расход топлива и финансов.

По данным двум пунктам видны направления, которые помогут снизить потребление газа и сэкономить на его оплате. Основное направление экономии, конечно, наружное и внутреннее утепление помещений.

Расход и норма газа на отопление дома 100 м2 – расчет потребления

На сегодняшний день одним из наиболее популярных видов отопительных систем является оборудование, функционирующее на газу. По экологичности данный способ стоит на уровне электрических установок, считается надежным и экономичным вариантом, естественно, речь идет об устройстве стационарного вида системы, а не о баллонах, требующих регулярной заправки.

Для того, чтобы определиться с типом отопительной установки, предварительно следует рассчитать расход газа на отопление дома 100 м2. Таким образом, владелец сможет ориентироваться, на какую сумму для оплаты коммунальных услуг ему рассчитывать после монтажа техники.

Что учитывать при расчете?

Если устройство уже установлено, предлагаем изучить способы, как уменьшить среднее потребление газа в частном доме.

При расчетах, очень важно учитывать следующие факторы:

  • Сколько этажей присутствует в здании;
  • Какой вид утеплительного материала применялось при построении коттеджа;
  • Общая площадь дома и габариты отапливаемых комнат;
  • Есть ли в наличие пластиковые окна, плотные двери или открытые межкомнатные арки;
  • Какую максимальную мощность воспроизводит газовое отопительное оборудование.

ВИДЕО: Расход газа котлом на отопление 1 м. кв. / год в квартире

Порядок подсчета расхода голубого топлива

Под значением природного типа топлива подразумевается любой вид газа, применяемый в качестве топливной смеси, добываемый из недр земли. На данный момент это наиболее оптимальный вариант для отопительных систем сетевого предназначения, поскольку он имеет сравнительно высокий уровень энергоэффективности, небольшую стоимость. Также стоит отметить отсутствие необходимости создания запасов топлива.

Природное топливо - самый бюджетный способ отопления

Чтобы осуществить расчеты природного газа на отопление дома 200 м2, следует учитывать производительность не только котла, но и всей отопительной системы в целом. При желании получить более точные данные, во внимание принимаются помимо основных факторов, еще дополнительные:

  • в какой климатической полосе располагается недвижимость;
  • из какого материала выстроен дом;
  • присутствует ли в коттедже теплосберегающая установка;
  • какая общая площадь здания и максимальная точка возвышенности потолков.

Перед тем, как определиться с будущими тратами, владельцы коттеджей производят расчет требуемой тепловой мощности оборудования для обогрева определенной площади. При выявлении оптимального значения следует учитывать, что мощность, указанная в паспорте устройства считается максимальным показателем, который может выдавать показатель. Исходя из этого, нужно подбирать устройство с более высокими значениями. К примеру, если при расчете выяснилось, что для обогрева площади требуется 13-14 кВт, то отдавать предпочтение необходимо моделям с мощностью от 16 до 17 кВт.

Данный фактор так подробно разъясняется, чтобы внести в ситуацию ясность – правильно ли изначально рассчитывалась необходимая мощность для обогрева индивидуальных параметров дома, чтобы впоследствии норма трат была приближена к реальным показателям.

Часто владельцы недвижимости пользуются простой теплотехнической формулой – для дома 100 м2 приходится 10 кВт. Следует учесть, что теплопроводная жидкость расходуется практически в два раза меньше, чем выходит по формуле. Поскольку, на протяжении всего отопительного сезона температурный режим воздуха не является стабильным, показания счетчика в коттедже ежедневно тоже будут меняться от большего к меньшему значению потребления.

Пример: на каждый квадратный метр приходится 1 Вт энергии, но если учитывать реальные показатели, выходит 0,5 Вт/м2/час. Получается, для отопления дома 100 м. кв. необходимо 5 кВт/ч. Такой вариант считается очень удобным, однако решение задачи будет иметь большие погрешности.

Чтобы правильно подсчитать расход газа на отопление дома 100 м2 в кубометрах следует воспользоваться формулой:

Обозначение символов:

«I»

Значение, определяющее необходимые объемы топлива для отопления в кубометрах

«G»

Максимальный расход тепловой мощности (кВт)

«QH»

Нижний уровень теплоты сгорания топливной смеси = 1,175 кВт/м3

«0,92»

Коэффициент полезного действия оборудования

Подставляем значения:

5/(1,175 х 0,92) = 0,53 м3

Далее, получившееся значение умножаем на 24 часа (сутки) и на 30 дней, результат = 384. Это и есть расход газа на отопление дома 100 м2 в кубометрах.

Зная все необходимые значения, можно легко вычислить расходы за один день, месяц или вообще, весь отопительный сезон. Достаточно только посчитать количество дней, когда будет применяться отопительная система и умножить их на суточный расход природного топлива.

Расчет сжиженного топлива

Пользоваться централизованным газопроводом, несомненно, удобно и легко, однако не все имеют данной возможности, поскольку по некоторым поселочным пунктам его попросту не проводили. Владельцы подобной недвижимости применяют вместо природного топлива сжиженный газ, который хранится в баллонах или газгольдерах.

Расчет сжиженного газа для отопления дома или квартиры

Значение израсходования данного вида топлива имеет некоторые отличия. Если необходимо рассчитать расход сжиженного газа на отопление дома 100 м2, который сгорает на 60 мин., нужно в основную формулу вставить обозначения коэффициента полезного действия данного топлива.

Помните, результат расходуемой сжиженной смеси обозначается в килограммах, которые после требуется вывести в измерительные единицы - литры. Уровень сгорания теплоносителя - 12,8 кВт/кг.

5/(12,8 х 0,92)=0,42 кг/ч

Естественно, если необходимо произвести расчет потребления газа на отопление частного дома при общих габаритах в 300 м2, значение «5» требуется помножить на три, поскольку оно соответствует обогреву 100 м2.

Далее переводим килограммы в литры, 1 л пропан-бутана = 0,54 кг, получается, что на один час работы газа нужно 0,78 л = 0,42-0,54. За целый день 18,7 литра уходит на отопление помещения площадью 100 кв.м., в месяц – 561 литров.

Если учитывать, что стандартные баллоны рассчитаны под топливо объемом в 42 л, тогда за 30 дней средний расход газа на отопление дома потребуется 14 заправленных резервуара, что сравнительно с природным газом, считается очень дорого.

Для быстрой ориентации, представляем приблизительную таблицу расчетов со стандартными габаритами, какой расход газа будет при большей отапливаемой площади.

100 м2

561 л

150 м2

841,5 л

200 м2

1122 л

250 м2

1402,5 л

Советы специалистов – варианты уменьшения расходов на отопление

Существуют некоторые строительные и технические мероприятия, которые позволяют значительно снизить общий расход топлива, предназначенного для отопления коттеджа. Естественно, в первую очередь потребуется заменить все окна и входные двери, поскольку именно данные факторы являются одними из основных причин утечки тепла. Далее следует обратить внимание на утеплительный материал и использовать его для создания теплоизоляционного слоя на наружной части стен, полов и крыши, особенно это качается коттеджей, выстроенных из кирпича или железобетона.

Уменьшить среднее потребление газа в частном доме можно при помощи следующих советов:

  1. Установите систему «теплый пол», максимальный температурный уровень теплоносителя устройства достигает 50оС, что на 40оС меньше радиаторных установок, при этом эффект такой же.
  2. Запрограммируйте оборудование на несколько режимов обогрева дома. Например, если в дневное время нагрев будет менее интенсивный, чем ночью, можно сэкономить до 30% топлива. К тому же, какой толк от сильного отопления дома днем, когда владелец находится на работе?
  3. Проведите качественную теплоизоляцию дома или квартиры, вплоть до замены окон и дверей – это тот самый случай, когда лучше 1 раз потратиться, чтобы потом экономить до 40% на оплате расходов за отопление.

Самое главное, создайте грамотную организацию подогрева потока воздуха, приходящего с улицы и вы сможете сэкономить несколько кубов газа. 

ВИДЕО: Как снизить расход бытового газа

Алгоритм расчета расхода газа на отопление дома

Во время проектирования газовой отопительной системы учитываются все факторы, влияющие на расход газа: размер жилья, количество этажей, утепление основных конструкций, мощность и то, сколько в данном доме проживает человек. Обогрев частного дома газом выгоден с экономической точки зрения по нескольким причинам.

Выгоды использования

Во-первых, ему присуща высокая эффективность процесса сгорания из-за малого содержания серы. Это же позволяет экономить ресурсы на чистку котла. В-вторых, легко снизить тепловые потери и расходование газа при помощи хорошей теплоизоляции. В-третьих, газ является и экологичным материалом, так как при его сгорании в атмосферу поступает совсем малое количество вредных веществ.

При применении газа как топлива для отопления, стенки котла не страдают коррозией, что увеличивает срок эксплуатации оборудования. Удобно использование сжиженного газа: у него лучше качество и он доставляется баллонами в места, где нет магистралей, облегчая быт тысячам людей.

Сложность и особенности издержек

Расход газа на отопление дома прямо пропорционально зависит от жилой площади помещения. Рассчитать расход в КВт/часов можно путем умножения мощности котла на количество ч/сутки и дн/месяца.

Однако для повседневной жизни такой режим практически не используется. Реальным показателем для расчета расхода на газ является значение среднемесячного показателя КВт/часов. Для этого максимальная величина потребления на отопление дома в месяц делится пополам. Если это жилой дом, то расчет производится, исходя из длины отопительного сезона.

Алгоритм

Данные для расчета мощности котла отталкиваются от соотношения 1 кВт/ч на помещение в 10 м². Таким образом, для отопления дома площадью 100 м² потребуется разделить ее на 10: т.е. необходимая мощность составит 10 кВт/ч.
Сколько уходит газа на другой размер дома, считается по такому же принципу, т.е. площадь делится на 10. Например, для площади в 200 м2 расчет будет выглядеть следующим образом: 200 м2/10, т.е. 20 кВт/час уйдет на отопление данного помещения.

Корректировка на дни

Месячный расход газа рассчитывается путем умножения дневной нормы потребности дома в 100 м2 на количество дней в месяце: 10 Квт/ч * 24 часа * 30 дней (итого – 7200 кВт). Так как обычно система работает в среднем режиме, то максимальный расход делится пополам, и получается 3600 кВт.

Корректировка на сезон

Если длительность отопительного сезона составляет 7 месяцев, то расчет затрат газа получается умножением 3600 кВт на 7. Т.е. обогрев частного дома, площадью в 100 м², обойдется в 25200 кВт. Обогрев дома в 200 м2 потребует соответственно 50400 кВт.

Если отопительный сезон короче или длиннее 7 месяцев, то расход газа рассчитывается соответственно умножением на нужный пользователю период.

Зная тариф за 1 кВт/час, очень просто рассчитать денежный эквивалент потребления. Стоимость 1 кВт/час может колебаться в зависимости от региона.

Нюансы и дополнительные факторы

Существуют специальные программы расчета расхода топлива, которые существенно облегчат работу. Для многоквартирных домов, которые подключены к магистральному газоснабжению, устанавливаются нормы его расхода.

Несмотря на имеющиеся методики, для более точного результата все же рекомендуется обращаться к специалистам. Ведь расчет потребности для газового котла учитывает использование топлива только для обогрева дома.

Но нужно помнить еще и о наличии газовой плиты, системы для нагревания воды, которые увеличат ваши затраты. Для показателя расхода имеет значение и численность проживающих в доме или квартире людей. Все эти факторы будут учтены специалистами.

Кроме того, мастера помогут минимизировать расход газа за счет применения специальных технологий.

Особенности автономии

Если вблизи жилого или дачного дома нет газовой магистрали, то отличным решением становится автономная система отопления, которая работает на смеси пропана и бутана.

Стоимость приобретения и монтажа автономного отопительного оборудования, которое использует в качестве топлива смесь пропана и бутана ниже затрат на подключение к центральной газовой магистрали.

Плюсы

Такая система позволяет снизить риск аварийного отключения магистралей, угрозы внезапного падения давления. Автономное отопление имеет резервуары, которые поддерживают возможность потребления газа для отопления еще какое-то время.

В случае отключения электроэнергии или подачи топлива, система безопасности, которой оборудованы все котлы, блокирует электромагнитный клапан. После восстановления газоснабжения нужно запустить ее заново.

Приемы для экономии

Снижение расхода газа на отопление можно добиться следующими способами:

  • установка автоматической системы регулирования;
  • установка датчиков газа, что также поможет вовремя выявить утечку;
  • утепление дома: обшивка стен, крыши;
  • соблюдение режима температуры в помещение с баллонами не ниже 25°С;
  • закуп баллонов у проверенного поставщика, так как плохое качество топлива также снижает эффективность.

Эти меры позволяют снизить расход газа до 40%, что дает возможность использовать 1 баллон в течение 3-4 дней.

Автономная газификация - расход сжиженного газа на отопление дома

В Интернете приведено множество формул, по которым можно изначально провести расчеты расходования газа, однако специалисты утверждают, что в результате получится усредненный показатель, имеющий погрешности в ту или иную сторону.

Что влияет на расход газа газгольдером?

В зависимости от климатических условий конкретной местности, поры года расход газа при автономной газификации может варьироваться в достаточно существенном диапазоне. В первую очередь, это определяется зеркалом испарения, которое возникает в газгольдере. Вследствие этого выбор данного оборудования лучше всего доверить специалистам, т.к. в иных случаях оптимально использовать резервуар вертикального исполнения в отличие от горизонтального и наоборот. Также этот параметр можно регулировать, отдавая предпочтение подземной установке емкости газгольдера, что предохраняет его от воздействия температурных режимов внешней среды. Но в некоторых случаях рекомендуется наземная установка для обеспечения большей производительности системы автономной газификации.

Также важными факторами, влияющими на расход газа, являются:

  • качественность утепления внешних стен, фундамента и крыши дома, что определяет объем теплопотерь здания;
  • роза ветров в конкретной местности;
  • установленный температурный режим;
  • площадь здания, количество окон и дверей;
  • количество человек, проживающих в доме;
  • технические особенности котла;
  • постоянный или периодический режим проживания;
  • использование дополнительного и вспомогательного оборудования.

На сколько хватает заправки автономной газификации?

Наша компания произвела собственные расчеты, основываясь на практических наблюдениях, согласно которым на 1 м² площади при постоянном проживании в среднем за год расходуется 20–30 л газа ежедневно.

То есть одной заправки газгольдера, объем резервуара которого составляет 4800 литров хватит на 160-240 дней. Как правило, владельцы заказывают очередную заправку перед началом отопительного сезона, т.к. в летний период расход существенно снижается.

Расход газа газгольдером в зависимости от площади дома

Опять же мы проводили наблюдения в жилых домах, где наши специалисты выполнил работу по созданию автономного газоснабжения. Поэтому следует учитывать не только основной набор оборудования, но и дополнительные модули, такие как теплый пол, количество радиаторных точек и т.д.

Площадь дома, м² 100 м² 250 м² 500 м²
Расход СУГ, л/месяц 190 - 250 л 400 - 600 л 1 000 - 1 250 л

* В таблице приведены усредненные данные в отопительный период.

Также Вы можете ознакомиться с информацией по теме:

Оборудование для автономного газоснабжения:

Готовые решения автономной газификации:

Статьи по теме:

Остались вопросы? Мы поможем Вам сделать правильный выбор!

Монтаж отопление дома 150 м2 в Санкт-Петербурге: цены, расход

Свой собственный частный дом желает построить каждый человек, который проживает в большом городе, например в таком как Санкт-Петербург. Связано это естественно с желанием отвлечься от шумного и суетливого города. Покупка или строительство частного дома проводится при учете всех желаний покупателя, ну или же строителя. Важным составляющим любого частного дома является отопление, которое должно быть обязательно установлено. Для установки всего необходимого оборудования требуется ориентироваться на определенные характеристики, о которых мы и поговорим в данной статье.

Как выбрать систему и вид отопительного оборудования?

Правильный выбор отопительной системы обеспечит ваш дом эффективной работой самой системы и как следствие теплом. Выбор такой системы зависит от множества факторов, но в данной статье мы более детально остановимся на зависимости отопительной системы от площади частного дома. Сейчас количество частных домов с каждым месяцем растет и это все весьма предсказуемо. Если говорить о площади таких домов, то вона отличается. Мы затронем частные дома площадью в 150 квадратных метров, как самый популярный вариант. Именно площадь дома влияет на следующие пункты:

  • Мощность котла и его расположение
  • Длина контура
  • Мощность циркуляционного насоса

О всех данных пунктах мы поговорим детально.

Котел

Котлы разделяются на многие виды как по использованию определенного вида топлива, так и по мощности. Стоит так же выделить такие виды котлов как:

  • Напольные
  • Настенные

При отоплении помещения в 150 квадратных метров предпочтительнее использовать напольные котлы. Причиной является их большая мощность по сравнению с настенными. Если говорить о мощности котла, то тут многие применяют расчет типа площадь, которую необходимо обеспечить теплом, разделить на 10 и в итоге получится необходимая мощность котла. Все же необходимо проконсультироваться со специалистом и взять котел с большей мощностью, про запас.

Длина контура

Контур это система трубопровода, которая проходит по помещению вашего частного дома и соединяет котел с радиаторами, то есть обеспечивает теплом ваш дом. Чем больше площадь помещения – тем соответственно и большей длинной должен обладать контур. Так же площадь в виде 150 квадратных метров обуславливает наличие большого количества радиаторов, чем больше площадь дома – тем больше необходимо радиаторов что бы прогреть все равномерно и качественно.

Циркуляционный насос

Использование насоса такого типа всегда оправдано, функция насоса в принудительной циркуляции теплоносителя по контуру, который находится в помещении. Мощность насоса и длина контура – это пересекающиеся показатели. Поскольку длина контура зависит от площади дома, то соответственно чем больше контур – тем мощнее нужен насос. Зачастую о выборе более мощного насоса стоит задуматься в случае когда длина контура превышает 30 метров.

Расчет топлива

Поскольку частный дом в 150 квадратных метров это довольно большое помещение, то необходимо тщательно высчитать оббьем топлива для обогрева. Зачастую основным видом топлива является магистральный газопровод, при условии что к нему есть доступ. Если доступ к трубе есть, то необходимо использовать именно такое топливо в виду удобства и экономии. Расчет газа производится из следующей формулы:

L = Q / (qH х 0.92), где:

L – количество газа, которое используется за 1 час, м3

Q – та мощность отопительной аппаратуры, которая необходима для этого, кВт

qH – нижний показатель температуры, при котором топливо горит

0.92 – эффективность установки
При манипуляциях с площадью, вы легко определите необходимое количество газа на отопительный сезон.

Нормальный расход газа на отопление дома 200м2. Расход газа в частном доме

Расчет расхода газа на отопление дома площадью 100 м2 в кубометрах является задачей начальной школы пропорционально. Достаточно знать, сколько топлива нужно для обогрева единицы площади индивидуального дома.

Пригодятся еще два коэффициента тепловой мощности: один для магистрального газа, второй для сжиженной смеси бутана и пропана.

Почему выбирают газ

В прошлом веке дрова были выбраны как экономически выгодный вид топлива.С развитием механики и технологий пальма первенства перешла к каменному углю. Открытие месторождений природного горючего газа давило на уголь, и вредных выбросов в атмосферу стало меньше.

Настала эра развития зеленой энергетики и использования возобновляемых источников энергии в виде солнечной радиации и ветра. Но не везде количества ветреных дней достаточно для выработки и накопления электроэнергии, необходимой для нагрева водогрейного котла. Солнечные панели по-прежнему дороги.Человек придерживается консервативного и недорогого способа обогрева жилища - природного газа.

Сравнить выбросы от сжигания угля и природного газа.

Загрязнитель

Выбросы от максимально возможного сжигания

Уголь, г / т

Природный газ, г / м3

% от рабочей массы топлива

Двуокись углерода CO 2

Оксиды азота в пересчете на NO 2

Оксиды серы в пересчете на SO 2

-

Бензапирен

0,014

Как видно из таблицы, содержание опасных для здоровья человека веществ в газе ниже, чем в угле.Поэтому для обогрева жилища используется природное голубое топливо.

Общие параметры влияния на объем сожженного топлива

Количество топлива для обогрева жилища учитывается либо в литрах, либо в кубических метрах. --- Если газ подается в жилой дом через централизованную систему газоснабжения, то учет ведется в кубометрах.

При подключении дома к автономной системе отопления используется природный сжиженный газ в баллонах, учет ведется в литрах.

При одинаковой площади жилья расход топлива на отопление зависит от нескольких параметров:

  • год постройки;
  • этажность;
  • строительные материалы;
  • конструктивные особенности оконных и дверных проемов;
  • тип отопительного агрегата.



Стены, крыши, двери и окна являются источниками потерь тепла. Ни один мощный отопительный котел не спасет, если двери и окна не закрываются плотно, если в стыках стен и потолка есть трещины.При установке в доме газового котла необходимо провести мероприятия по восстановлению теплоизоляции.

Расчет количества газа для отопления жилья

Проведем расчет для климатических условий Южного Урала. По правилам интервал обогрева жилья устанавливается с 15 сентября по 15 мая. Рациональность нормы подтверждается тем, что на Урале в первой половине мая больше, а во второй половине сентября - больше. уже идет снег.Продолжительность 242 дня. Начало и окончание нагрева потребитель настроит самостоятельно.

Подача тепла в жилую комнату длится 24 часа. Всего газа нужно сжечь 5808 часов. Это максимальное время, необходимое для работы газового оборудования.


Аксиома тепловых расчетов: для обогрева 10 квадратных метров жилья требуется 1 киловатт энергии. Тогда на рассмотренный в примере дом потребность составит 10 киловатт. Реально эта норма вдвое меньше из-за внезапной ранней и теплой весны, или долгой и жаркой осени, или зимних заморозков не уральских, а крымских похолоданий.Договариваемся, что расход энергии на обогрев сотки жилплощади составит 5 киловатт.

Рассчитайте расход газа в час. Примем:

0,92 - максимальный КПД отопительного агрегата;

H - объем расхода газа на отопление дома 100 м2 в м3;

Т - мощность на обогрев 100 м2, киловатт;

C - низшая теплотворная способность основного топлива 10,175 кВт / м 3.

Тогда H = T / (C * 0,92) = 0,5341 м 3 / ч.

Следовательно, расход газа на отопление дома площадью 100 м2 в кубометрах составит 3102 м 3.

Автономное отопление на сжиженной газовой смеси

Если природный газ не подключен к зданию магистралью, то котел подключается к баллону или газовому баллону со смесью пропан-бутан. Учет сжиженного газа ведется в килограммах. Следовательно, значение «C» из формулы расчета равно 12,8 кВт / кг.


Вес одного литра смеси 0,54 кг. Рассчитайте вес почасового объема смеси.

H = 5 / (12.8 * 0,92) = 0,4246 кг / ч жидкой смеси.

Теперь осталось посчитать отопление дома 100 м2 в литрах.

Объем L = 0,4246 * 5808 = 2466 литров.

Сколько баллонов нужно долить на один отопительный сезон? В один цилиндр умещается 42 литра топлива. Понадобится всего

,

, 2466/42 = 59 цилиндров.

Цена вопроса

В Челябинской области стоимость 1 кубометра природного газа равна 6,15 руб / м3.

Смесь сжиженная в баллонах без доставки в зависимости от площади составляет 16.82-19,26 рубля за килограмм.


Монополисты только поднимают цены. Пора снизить нагрузку на кошелек потребителя. Об утеплении окон и дверей говорилось выше. Но разработаны и другие способы. Занятия добавят комфорта жилью и снизят расходы на отопление.

Уменьшение количества топлива для отопления отдельного дома за счет любого из трех мероприятий или всего комплекса:

Современные газовые отопительные котлы работают на обоих видах топлива после настройки горелки мастером газонагревателя. .

Если позволяет бюджет, при использовании сжиженного газа лучше устанавливать не пару отдельных баллонов, а газовые клапаны для групповых установок с автоматическим управлением.

Приведенная в статье формула используется для расчета стоимости газового топлива для дома любой площади. Тщательно примените коэффициенты для основного газа и для сжиженной смеси пропана и бутана.

По совокупности критериев удобства и экономичности, вероятно, никакая другая система не может сравниться с системой водяного отопления, работающей на природном газе.Это обуславливает наибольшую популярность такой схемы - по возможности ее выбирают владельцы загородных домов. А в последнее время владельцы городских квартир все чаще стремятся добиться полной автономии в этом вопросе, устанавливая газовые котлы. Да, необходимы значительные начальные затраты и организационные усилия, но взамен домовладельцы имеют возможность создать требуемый уровень комфорта в своих владениях и с минимальными эксплуатационными расходами.

Однако у рьяного хозяина мало словесных заверений в экономии газового отопительного оборудования - я все же хочу знать, к какому энергопотреблению нужно быть готовым, чтобы, ориентируясь на местные тарифы, выразить затраты в денежном выражении.Этому посвящена данная публикация, которую изначально планировалось назвать «Расход газа на отопление дома - формулы и примеры расчетов для комнаты площадью 100 м²». Но все же автор посчитал это не совсем справедливым. Во-первых, почему всего 100 кв. А во-вторых, расход будет зависеть не только от площади, и даже можно сказать, что не столько от нее, сколько от ряда факторов, предопределенных спецификой каждого конкретного дома.

Поэтому мы скорее поговорим о методике расчета, которая должна подходить для любого жилого дома или квартиры.Расчеты выглядят довольно громоздко, но не волнуйтесь - мы сделали все возможное, чтобы их легко мог провести любой домовладелец, который раньше этого даже не делал.

Общие принципы расчета тепловой мощности и потребления энергии

А почему вообще такие вычисления происходят?

Использование газа в качестве энергоносителя для работы системы отопления выгодно со всех сторон.Во-первых, они привлекают вполне доступные тарифы на «голубое топливо» - они не идут ни в какое сравнение с кажущейся более удобной и безопасной электроэнергией. По стоимости могут конкурировать только доступные виды. твердое топливо, например, если нет особых проблем с заготовкой или покупкой дров. Но по эксплуатационным расходам - ​​необходимость регулярной подачи, организации правильного хранения и постоянного контроля загрузки котла, твердотопливное отопительное оборудование полностью теряет газ, подключенный к сетевому питанию.

Короче говоря, если есть возможность выбрать такой способ отопления жилища, то в целесообразности установки газового котла сомневаться не приходится.

Понятно, что при выборе котла одним из ключевых критериев всегда является его тепловая мощность, то есть способность генерировать определенное количество тепловой энергии. Проще говоря, приобретаемое оборудование должно обеспечивать сохранение своих технических параметров. комфортные условия проживания в любых, даже самых неблагоприятных складных условиях.Этот показатель чаще всего указывается в киловаттах, и, конечно же, отражается на стоимости котла, его габаритах и ​​расходе газа. Это означает, что перед выбором стоит задача приобрести модель, полностью отвечающую потребностям, но при этом не имеющую излишне завышенных характеристик - это невыгодно для владельцев и не очень полезно для самой техники.

Важно понимать еще одну вещь. Это то, что указанная мощность газового котла всегда показывает его максимальный энергетический потенциал.При правильном подходе она непременно должна немного превышать расчетные данные необходимого теплопритока для конкретного дома. Таким образом, закладывается тот самый оперативный резерв, который, возможно, когда-нибудь понадобится при самых неблагоприятных условиях, например, при сильном морозе, что необычно для региона, где он обитает. Например, если расчеты показывают, что для загородного дома потребность в тепловой энергии составляет, скажем, 9,2 кВт, разумнее остановить свой выбор на модели с тепловой мощностью 11.6 кВт.

Будет ли эта мощность полностью востребована? - вполне возможно, что нет. Но его запас не выглядит чрезмерным.

Почему все это объясняется так подробно? Но только для того, чтобы читатель мог уточнить один важный момент. Совершенно неправильно рассчитывать расход газа той или иной системы отопления, исходя только из паспортных характеристик оборудования. Да, как правило, в технической документации, прилагаемой к отопительному агрегату, указывается расход энергоносителя в единицу времени (м³ / ч), но это опять же в большей степени теоретическое значение.А если попытаться получить желаемый прогноз потребления, просто умножив этот паспортный параметр на количество часов (а далее, дней, недель, месяцев) работы, можно прийти к таким показателям, что будет страшно! ..

Часто в паспортах указывается диапазон потребления - указываются границы минимального и максимального потребления. Но это, вероятно, не очень поможет при проведении расчетов реальных потребностей.

Но все же очень полезно знать потребление газа как можно ближе к реальности.Это поможет, в первую очередь, при планировании семейного бюджета. Но во-вторых, обладание такой информацией должно вольно или невольно побуждать рьяных собственников искать резервы экономии энергии - возможно, потребуется предпринять определенные шаги, чтобы снизить потребление до минимально возможного.

Определение необходимой тепловой мощности для эффективного отопления дома или квартиры

Итак, отправной точкой для определения расхода газа на отопление остается необходимая для этого тепловая мощность.С него и начнем наши расчеты.

Если просмотреть множество публикаций по данной теме, размещенных в Интернете, то чаще всего можно встретить рекомендации по расчету необходимой мощности, исходя из площади отапливаемого помещения. Причем для этого дается постоянная величина: 100 Вт на 1 квадратный метр площади (или 1 кВт на 10 м²).

Удобно? - определенно! Без всяких расчетов, даже не используя лист бумаги и карандаш, вы в уме проделываете несложные арифметические операции, например, для дома площадью 100 «квадратов» требуется как минимум 10-ваттный котел.

Ну а как быть с точностью таких расчетов? Увы, но в этом вопросе не все так хорошо ...

Судите сами.

Например, будут ли помещения одной площади равными по теплопотреблению, например, в Краснодарском крае или районах Серверного Урала? Есть ли разница между помещением, граничащим с отапливаемым помещением, то есть имеющим только одну внешнюю стену, и угловой, к тому же все еще обращенной на наветренную северную сторону? Вам понадобится дифференцированный подход к комнатам с одним окном или с панорамными окнами? Можно перечислить еще несколько похожих, кстати, вполне очевидных моментов - в принципе, с этим мы разберемся практически, когда перейдем к расчету.

Итак, можно не сомневаться, что необходимое количество тепловой энергии для обогрева помещения зависит не только от его площади - необходимо учитывать ряд факторов, связанных с особенностями региона и конкретным расположением помещения. постройка, и специфика конкретного помещения. Понятно, что комнаты внутри даже одного дома могут иметь существенные отличия. Таким образом, наиболее правильным подходом будет расчет потребности в тепловой мощности для каждого помещения, где будут установлены отопительные приборы, а затем, суммируя их, найти общий показатель для дома (квартиры).

Предлагаемый алгоритм расчета не претендует на звание «титула» профессионального расчета, но имеет достаточную степень точности, проверенную практикой. Чтобы максимально упростить задачу нашему читателю, предлагаем воспользоваться расположенным ниже онлайн-калькулятором, в программе которого уже выполнены все необходимые зависимости и поправочные коэффициенты. Для большей наглядности в текстовом поле под калькулятором будет представлено краткое руководство по расчетам.

Калькулятор для расчета необходимой тепловой мощности на отопление (для конкретного помещения)

Расчет ведется по каждой комнате отдельно.
Последовательно введите требуемые значения или отметьте нужные опции в предложенных списках.

Нажмите «ДЛЯ РАСЧЕТА НЕОБХОДИМОЙ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ»

Площадь номера, м²

100 Вт на кв. м

Высота потолка в помещении

До 2,7 м 2,8 ÷ 3,0 м 3,1 ÷ 3,5 м 3,6 ÷ 4,0 м более 4,1 м

Количество внешних стен

Нет два три

Наружные стены смотреть на:

Положение внешней стены относительно зимней «розы ветров»

Уровень отрицательных температур воздуха в регионе в самую холодную неделю года.

35 ° С и ниже от - 30 ° С до - 34 ° С от - 25 ° С до - 29 ° С от - 20 ° С до - 24 ° С от - 15 ° С до - 19 ° С от - 10 ° С до - 14 ° С не холоднее - 10 ° С

Какая степень утепления внешних стен?

Наружные стены не утеплены. Средняя степень теплоизоляции. Наружные стены имеют качественную изоляцию.

Что находится ниже?

Холодный пол на земле или над неотапливаемым помещением Изолированный пол на земле или над неотапливаемым помещением Нижняя часть помещения - отапливаемое помещение

Что находится сверху?

Холодный чердак или неотапливаемое и неотапливаемое помещение Изолированный чердак или другое помещение Отапливаемое помещение

Тип установленных окон

Количество окон в комнате

Высота окна, м

Ширина окна, м

Двери на улицу или на холодный балкон:

Пояснения к расчету тепловой мощности
  • Начнем с площади комнаты.И в качестве начального значения мы все равно возьмем те самые 100 Вт на квадратный метр, но в процессе расчета будет введено множество поправочных коэффициентов. В поле ввода (ползунок) необходимо указать площадь помещения в квадратных метрах.
  • Конечно, на необходимое количество энергии влияет объем помещения - для стандартных потолков 2,7 м и высоких потолков 3,5 ÷ 4 м итоговые значения будут отличаться. Поэтому программа расчета внесет поправку в высоту потолков - их необходимо выбрать из предложенного выпадающего списка.
  • Большое значение имеет количество стен помещения, непосредственно выходящих на улицу. Поэтому в следующем пункте нужно указать количество внешних стен: предлагаются варианты от «0» до «3» - каждое из значений будет иметь свой поправочный коэффициент.
  • Даже в очень морозный, но ясный день солнце может создавать микроклимат в помещении - уменьшается количество теплопотерь, прямые лучи, проникающие в окна, заметно нагревают комнату. Но это характерно только для стен, выходящих на южную сторону.Укажите следующей точкой ввода данных примерное расположение внешней стены комнаты - и программа внесет необходимые корректировки.
  • Многие дома, как загородные, так и городские, расположены таким образом, что внешняя стена помещения большую часть зимы находится с наветренной стороны. Если владельцы знают направление преобладающей зимней розы ветров, то это обстоятельство можно учесть при расчетах. Понятно, что наветренная стенка всегда будет сильнее охлаждаться - и программа расчета поддерживает соответствующий поправочный коэффициент.Если такой информации нет, можете пропустить этот пункт - но в этом случае расчет будет вестись для самого неблагоприятного места.
  • Следующий параметр подстроится под климатические особенности вашего региона проживания. Речь идет о температурных показателях, которые здесь свойственны самой холодной декаде зимы. Это важно - речь идет о тех значениях, которые являются нормой, то есть они не входят в категорию тех аномальных заморозков, которых раз в несколько лет нет-нет, и даже «посещают» какой-либо регион, а затем , в силу своей нетипичности, остаются в памяти.
  • Уровень теплопотерь напрямую зависит от степени теплоизоляции стен. В следующем поле ввода данных вам необходимо оценить его, выбрав один из трех вариантов. При этом полностью утепленная стена может считаться только в том случае, если теплоизоляционные работы проводились в полном объеме и основывались на результатах выполненных теплотехнических расчетов.

К средней степени утепления можно отнести стены, облицованные «теплыми» материалами, например, натуральным деревом (бревно, брус), газосиликатными блоками толщиной 300-400 мм, пустотелым кирпичом - кладочным и полтора-два кирпича.

В списке также указаны неутепленные стены, но на самом деле в жилом доме такого быть не должно - никакая система отопления не сможет эффективно поддерживать комфортный микроклимат, а затраты на электроэнергию будут «космическими».

  • Значительное количество теплопотерь всегда приходится на потолок - полы и потолки помещений. Поэтому было бы вполне разумно оценивать «соседство» рассчитываемой комнаты, так сказать, по вертикали, то есть сверху и снизу.Этому посвящены следующие два поля нашего калькулятора - в зависимости от указанной опции программа расчета внесет необходимые корректировки.
  • Вся группа полей ввода данных посвящена окнам.

- Во-первых, стоит оценить качество окон, так как это всегда зависит от того, насколько быстро будет выдавлено помещение.

- Затем нужно указать количество окон и их размеры. На основе этих данных программа рассчитает «коэффициент остекления», то есть отношение площади окон к площади комнаты.Полученное значение будет основой для соответствующей корректировки окончательного результата.

  • Наконец, в рассматриваемом помещении может быть дверь «в холод» - прямо на улицу, на балкон или, скажем, в неотапливаемое помещение. Если эту дверь использовать регулярно, то каждое ее открывание будет сопровождаться значительным притоком холодного воздуха. Это означает, что дополнительная задача по компенсации таких тепловых потерь ложится не на систему отопления этого помещения.Выберите свой вариант в предложенном списке - и программа внесет необходимые коррективы.

После ввода данных остается только нажать на кнопку «Рассчитать» - и будет получен ответ, выраженный в ваттах и ​​киловаттах.

Теперь, как этот расчет будет удобнее всего проводить на практике. Такой способ кажется оптимальным:

- Для начала берется план вашего дома (квартиры) - в нем обязательно указываются все необходимые размерные параметры.В качестве примера возьмем полностью выведенный план этажа загородного дома.

- Далее имеет смысл создать таблицу (например, в Excel, а можно просто на листе бумаги). Таблица произвольной формы, но в ней должны быть перечислены все помещения, охваченные системой отопления, и характерные особенности каждого из них. Понятно, что значение зимних температур для всех комнат будет единым значением, и достаточно ввести его один раз. Пусть, например, будет -20 ° С.

Например, таблица может выглядеть так:

Помещение Площадь, высота потолков Наружные стены, количество, расположение по сторонам света и розе ветров, степень теплоизоляции Что вверху и внизу Окна - тип, количество, размер, наличие выхода на улицу Требуемая тепловая мощность
ИТОГО ПО ДОМУ 196 м² 16.8 кВт
1 ЭТАЖ
Прихожая 14,8 м²
2,5 м
одно, северное,
наветренное
т / полностью
низ - теплый пол на земле,
верх - отапливаемое помещение
Без окон
только дверь
1,00 кВт
Кладовая 2.2 м²
2,5 м
одно, северное,
наветренное
т / и - полное
то же Одно, двойное остекление,
0,9 × 0,5 м,
без двери
0,19 кВт
Сушилка 2,2 м²
2,5 м
одно, северное,
наветренное
т / и - полное
такое же Одно, двойное остекление,
0,9 × 0,5 м,
без двери
0,19 кВт
Детский 13.4 м²
2,5 м
Два, северо-восток,
наветренный
т / и - полный
такой же Два, тройное остекление,
0,9 × 1,2 м,
без двери
1,34 кВт
Кухня 26,20 м²
2,5 м
Два, восток - юг,
параллельно направлению ветра
т / и - полный
то же Один, двойное остекление,
3 × 2,2 м,
без двери
2.26 кВт
Гостиная 32,9 м²
3 м
Один, Южный,
с подветренной стороны
т / и - полный
То же Два, тройное остекление,
3 × 2,2 м,
без двери
2,62 кВт
Столовая 24,2 м²
2,5 м
Два, Юго-Запад,
с подветренной стороны
т / и - полный
То же Два, тройное остекление,
3 × 2.2 м,
без двери
2,16 кВт
Гостевая 18,5 м²
2,5 м
Два, Запад-Север,
наветренный
т / и - полный
То же Одно, тройное остекление,
0,9 × 1,2 м,
без двери
1,65 кВт
Всего на первом этаже всего: 134,4 м² 11.41 кВт
2-й ЭТАЖ
… и так далее

- Осталось только открыть калькулятор - и весь расчет займет считанные минуты. А потом нужно подвести итоги (можно сначала по этажам, а потом по всему зданию в целом), чтобы получить желаемую тепловую мощность, необходимую для полноценного обогрева.

Кстати, обратите внимание - в таблице на примере показаны реальные результаты расчета. И они существенно отличаются от тех, которые можно было бы получить при соотношении 100 Вт → 1 м². Так, только на первом этаже площадью 134,4 м² такая разница в меньшую сторону оказалась порядка 2 кВт. Для других условий, например, более сурового климата или не столь идеальной теплоизоляции, разница может быть совсем другой и даже иметь другой знак.

Итак, зачем нам результаты этого расчета:

  • Прежде всего, необходимое количество тепловой энергии, получаемой для каждого конкретного помещения, позволяет правильно подобрать и разместить теплообменные устройства - это и радиаторы, и конвекторы, и системы «теплый пол».
  • Общая стоимость всего дома становится ориентиром для выбора и приобретения оптимального отопительного котла - как было сказано выше, потребляйте немного больше мощности, чем расчетная, чтобы оборудование никогда не работало на пределе своих возможностей, и в то же время - Гарантированно справится со своей прямой задачей даже в самых неблагоприятных условиях.
  • И, наконец, эта же итоговая цифра будет нашей отправной точкой для дальнейших расчетов планируемого расхода газа.

Расчет расхода газа на отопление

Расчет сетевого расхода природного газа

Итак, приступим непосредственно к расчетам энергозатрат. Для этого нам понадобится формула, показывающая, сколько тепла выделяется при сжигании определенного объема ( V ) топлива:

Ш = В × В × η

Чтобы получить конкретный объем, представим это выражение несколько иначе:

V = Вт / (В × η)

Мы понимаем количества в формуле.

V - Это желаемый объем газа (кубометры), при сгорании которого мы получим необходимое количество тепла.

Вт - тепловая мощность, необходимая для поддержания комфортных условий проживания в доме или квартире - та самая, которую мы только что рассчитывали.

То же вроде, но все же - не совсем. Требуются некоторые пояснения:

  • Во-первых, это отнюдь не паспортная мощность котла - многие допускают подобную ошибку.
  • Во-вторых, приведенный выше расчет необходимого количества тепла, как мы помним, проводился для самых неблагоприятных внешних условий - для максимально холодных погодных условий, а также при постоянно дующем ветре. На самом деле, зимой таких дней не так уж и много, и в целом морозы часто чередуются с оттепелями, либо устанавливаются на уровне, очень далеком от заданной критической точки.

Далее, правильно настроенный котел никогда не будет работать непрерывно - автоматический уровень обычно следует за уровнем температуры, выбирая наиболее оптимальный режим.А если так, то для расчета среднего расхода газа (не пикового, заметьте) и этого расчетного значения будет слишком много. Без особой заботы о том, чтобы сделать серьезную ошибку в расчетах, итоговое значение общей мощности можно легко «разделить», то есть для дальнейших расчетов можно взять 50% от расчетного значения. Практика показывает, что в масштабе всего отопительного сезона, особенно с учетом снижения потребления во второй половине осени и начале весны, это обычно так.

H - под этим обозначением лежит теплота сгорания топлива, в нашем случае - газа. Этот параметр представляет собой таблицу и обязательно должен соответствовать определенным стандартам.

Правда, в этом вопросе есть несколько нюансов.

  • Во-первых, следует обратить внимание на тип используемого природного сетевого газа. Как правило, газовая смесь используется в сетях внутреннего газоснабжения G20 . Однако есть сети, в которых потребителям подается смесь G25 .Его отличие от G20 - более высокая концентрация азота, что значительно снижает теплотворную способность. Вам следует поинтересоваться в региональной газовой промышленности, какой газ поступает в ваш дом.
  • Во-вторых, удельная теплота сгорания также может несколько отличаться. Например, можно встретить обозначение Hi - это так называемая нижняя удельная теплоемкость, которая берется для расчета систем с обычными котлами. Но есть еще величина Hs - самая высокая удельная теплота сгорания.Суть в том, что продукты сгорания природного газа содержат очень большое количество водяного пара, обладающего значительным тепловым потенциалом. А если его также использовать с пользой, теплоотдача от оборудования заметно возрастет. Этот принцип реализован в современных котлах, в которых скрытая энергия водяного пара за счет его конденсации также передается на нагрев теплоносителя, что дает увеличение теплопередачи в среднем на 10%. Итак, если в вашем доме (квартире) установлен конденсационный котел, то необходимо работать с высшей теплотворной способностью - H s .

В различных источниках значение удельной теплоемкости газа указывается либо в мегаджоулях, либо в киловаттах в час на кубический метр объема. В принципе, это легко перевести, если знать, что 1 кВт = 3,6 МДж. Но чтобы упростить задачу, в таблице ниже показаны значения в обеих единицах:

Таблица значений удельной теплоты сгорания природного газа (по международному стандарту DIN EN 437)

η - этим символом обычно обозначается КПД.Его суть в том, что он показывает, насколько полно генерируемая тепловая энергия в данной модели отопительного оборудования используется для нужд отопления.

Такой показатель всегда указывается в паспортных характеристиках котла, а часто часто приводятся сразу два значения, для наименьшей и наибольшей теплоты сгорания газа. Например, можно найти такой рекорд Hs / Hi - 94,3 / 85%. Но обычно, чтобы получить результат, более близкий к реальности, все же оперируют значением Hi.

В принципе, со всеми исходными данными определились, и можно переходить к расчетам. А чтобы упростить задачу читателю - ниже удобный калькулятор, который рассчитывает средний расход «голубого топлива» за час, за день, за месяц и в целом за сезон.

Калькулятор расчета расхода сетевого газа на отопление

Необходимо ввести только два значения - общую требуемую тепловую мощность, полученную по приведенному выше алгоритму, и КПД котла.Кроме того, нужно выбрать тип сетевого газа и при необходимости указать, что у вас конденсационный котел.

Допускается подключение системы отопления жилого помещения к централизованному газоснабжению либо автономное с помощью баллонов или газгольдера. Магистральный подвод более экономичен, но подаваемое по нему топливо не всегда соответствует требованиям по его качеству. Износ трубопровода приводит к снижению КПД и тем самым увеличивает денежные затраты на отопление дома.Для хранения больших запасов сжиженного топлива предусмотрены вертикальные и горизонтальные газгольдеры. Их размещают не далее 10 метров от здания на поверхности земли или в пределах глубины промерзания почвы. Если бак опускается на более низкий уровень, его нужно будет обогревать электричеством. Подземные горизонтальные резервуары позволяют сэкономить место возле здания и поэтому чаще используются на дачных участках и в загородных коттеджах.

Расчет необходимого количества топлива производится по специальным формулам.Есть ряд факторов, увеличивающих теплопотери здания. Существует прямая зависимость между расходом газа и изоляцией стен и крыши, количеством окон в комнатах и ​​высотой потолков. Также важны: качество топлива, состояние оборудования, температурные режимы. Безошибочно определить затраты невозможно, поэтому уместна концепция только среднего расхода газа.

Расчет объема газа в магистрали

Для обогрева дома площадью 100 м2 необходим котел мощностью 10 кВт.Для определения месячного расхода энергии на отопление требуется: мощность (10) умножить на количество дней в месяце (30) и на часы работы оборудования (24 часа): 10x30x24 = 7200 кВт / ч. В котле не часто включается максимальная температура, поэтому, чтобы найти расход, близкий к реальному, это значение делят пополам. В расчете на здание 100 м2: 7200/2 = 3600 кВт / час. Полученное количество потребляемого тепла за месяц позволяет установить затраты на весь период (7 месяцев).Годовой расход газа на отопление рассчитывается следующим образом: 3600х7 = 25200 кВт / час.

Расчет стоимости 1 кВт тепловой энергии (при сжигании природного газа) выполняется с учетом следующих характеристик:

  • Удельная теплота сгорания газа - 44 МДж / кг;
  • Плотность
  • - 0,71 кг / м3;
  • тепловой энергии, выделяемой при сжигании 1000 м3 = 8,12 Гкал = 9444 кВт / ч;
  • Средняя стоимость горючего для населения 4.7 руб / м3;
  • КПД котла - 92%.

Для выработки 1 кВт необходимо 0,1 м3 топлива. Ежемесячный расход газа: 25200 / 9,44х4,7 / 0,92 = 13637 руб. И 95459 в год. Определить стоимость комнаты любой другой площади можно по формулам, представленным выше. Единственная переменная в них - мощность котла, например, для дома 150 м2 нужна модель мощностью 15 кВт, для 200 м2 - 20 и так далее.


Годовое потребление сжиженного газа при автономном питании

Расход топлива на отопление определяется исходя из его физических характеристик:

  • Удельная теплота сгорания - 103 МДж / м3;
  • средняя плотность жидкой фазы равна 0.57 кг / л = 26,7 МДж / л; пар - 2,2 кг / м3;
  • количество выделенной энергии составляет 6,8 кВт / ч = 24,6 МДж.

Котел мощностью 10 кВт, эксплуатируемый для обслуживания дома площадью 100 м2, имеет КПД 92%. Средняя цена бутылки на 50 л - около 900 рублей. По условиям безопасности емкость заполнена на 80%, что составляет 40 литров. Стоимость 1 литра газа: 900/40 = 22,5 руб. Если вы воспользуетесь бензобаком или заправите собственные баллоны, это обойдется дешевле - 15 руб. / Л.

Годовая стоимость отопления дома площадью 100 м2 составит: 25 200 / 6,8х15 = 55 588 руб. Полученные цифры отражают расход газа только на отопление здания, но он также используется для приготовления пищи и отопления. холодная вода. Это важно учитывать при расчете общего количества топлива для обслуживания дома. В расчетах учитывается количество арендаторов и их потребности.

Чтобы определить стоимость газа для отопления загородного дома, учитывайте время, проведенное в нем.При децентрализованной поставке включены дополнительные расходы по доставке. газовые баллоны или ежегодное плановое обслуживание газгольдера.


Мероприятия по удешевлению отопления жилых домов

Специалистами сформулированы условия, выполнение которых позволит снизить расход газа на отопление дома:

1. Устранение причин чрезмерных теплопотерь: утепление крыши и стен, установка плотных входных дверей и окон с качественными стеклопакетами.

2. Организация правильной системы вентиляции, установка теплообменника. Это устройство нагревает воздух, поступающий с улицы.

3. Установка газового проточного нагревателя.

4. Использование качественного оборудования и своевременное его обслуживание.

5. Автоматическая регулировка обогрева (ночной режим, регулировка в зависимости от погодных условий).

6. Минимальный обогрев нежилого помещения. Индивидуальный температурный режим для каждой комнаты.

7.Для построек до 200 м2 допустимо объединение баллонов в блок, это снизит расход сжиженного газа.

8. Устройство фольгированных экранов за настенными радиаторами.

9. «Теплые полы» (с температурой теплоносителя около 65 ° C) как альтернатива радиаторам (95 ° C).

10. Работа двухконтурного газового котла для отопления дома или одноконтурного котла. При такой конструкции системы отопления и водяного отопления могут работать от одной горелки.

11. Использование газа. Это удешевит транспортировку баллонов, но стоимость самого бака достаточно велика. Экономный вариант - покупка большой емкости на несколько домов вместе с соседями.

Если не указать исходные данные, то назвать практически полезным средний расход газа на человека в месяц в квартире и частном доме невозможно, даже перечислив показания счетчиков. Без конкретики это всегда будет ни о чем.При этом следует понимать конкретность, например, различные режимы потребления газа человеком летом и к этому добавляются более существенные «зимние» факторы размера жилища и теплоизоляции. Кроме того, на неравномерность расхода газа зимой влияет температура, а летом - наличие централизованной подачи горячей воды.

Среднее потребление газа на человека: число основано на четких исходных данных

Для определения средних значений рассмотрим 3 стандартные ситуации.

  1. Расход газа на человека в квартире без газового отопления с газовой плитой и колонкой для нагрева горячей воды. Здесь важнее не характеристики квартиры, а привычки жителей - их способность экономно расходовать плиту и горячую воду: накрывать кастрюли крышкой, мыть в душе, а не в ванной и т. Д.

Если предположить, что один из двух жителей использует ресурсы для собственного удовольствия, а другой экономит, то в среднем на человека в теплые месяцы будет около 12-14 м 3, а в холодные - 15-17. м 3.

  1. Средний расход газа в двухкомнатной угловой квартире, не утепленной снаружи пластиковыми окнами. Подробное описание характеристик важно, ведь в этом варианте отопление происходит с помощью газового котла и от «безопасности» квартиры в холодное время года зависит в первую очередь расход топлива. При таких исходных данных средний расход на человека летом составляет около 12-14 м 3, зимой - около 45-50 м 3.

Фактическое потребление газа лучше всего оценивать на большом статистическом материале при анализе нескольких отопительных сезонов, что позволяет нивелировать конкретные условия отдельных аномально теплых или холодных лет и реально оценить расход. Итак, в примере представлена ​​достоверная аналитика, которая демонстрирует следующие исходные данные и объемы потребления:

  • Двухкомнатная квартира (угловая) 48.70 м 2,
  • газовое оборудование - котел настенный твин турбо 24 кВт,
  • период измерения - 5 лет (отопительные сезоны),
  • объем использованного газа - 3738 м 3 или 747.60 м 3 в год,
  • Расход в год на 1 м 2 площади - 15,35 м 3,
  • количество жителей - 2 человека и соответственно среднемесячный расход на одного жителя (без выделения сезонов) - 747,60 / 12/2 = 31,15 м 3.
  1. Средний расход газа в частном доме. Здесь много параметров, поэтому при оценке средних значений они основаны на потреблении 1 кВт энергии на приблизительно 5 м 2 в час и основаны на формуле:

Объем топлива в час = тепловая мощность / (0.92 КПД котла * теплота сгорания для природного газа 10,17 кВт / м 3, для сжиженного газа - 12,80) * 24 часа * 30 суток. В результате получается около 380 м 3 для дома площадью 100 м 2 для отопления на природном газе и 560 литров для отопления на сжиженном газе. Эти данные следует разделить на количество жителей.


Какие факторы особенно влияют на расход газа

В квартирах без газового отопления основное потребление зависит от привычек жителей. Например:

  • Открытая закрытая посуда (кастрюля, чайники) при нагревании.Поддон, закрытый крышкой, снижает расход топлива примерно на 20%.
  • Горелка газовая плита. Максимально включенный нагревается за 15 минут. Обогрев с помощью резьбового клапана позволяет удвоить затраченное на это время и охлаждение стен. В этом случае потери составляют порядка 10-15% по сравнению с оптимальным режимом нагрева.

При подключении квартиры к газовой сети Коэффициенты теплотрасс:

  • Степень утепления стен, наличие энергосберегающих окон, дверей.
  • Скорость нагрева газовой котельной - эффект, подобный эффекту длинной раскаленной сковороды. Чем быстрее он нагревается, тем меньше тепла проходит через дымоход.

Потребление природного газа

Приборы и примерное потребление природного газа:

кастрюля 900

6 900 Котел для клея 70000
Тип потребителя Природный газ
Потребление
Тепло
Рассеиваемое
(фут 3 / ч ( 10 -6 м 3 / с) (литры / с) (БТЕ / час) (кВт)
45 350 0.35 44000 13
Котел на 20 галлонов 60 475 0,48 61000 18
Котел на 30 галлонов 75 600 0,60 22
Котел для варки 40 галлонов 90 700 0,70 88000 26
4-футовый горячий шкаф 48 375 0.38 48000 14
Горячий шкаф 6 футов 54 425 0,43 54000 16
Паровая печь 40-60 300-400 0,30 0,40 37000 - 51000 11-15
Паровая печь, двойная 100 800 0,80 100000 30
Малый бройлер 30000
Большой бройлер 61000 18
Котел и жаровня, комбинированные 68000 20
2-х уровневая 66 печь для жарки .40 51000 15
Фритюрница для пончиков 68000 20
Двойная печь 400 3200 3,2 3

115 115 печь для жарки 30 240 0,24 30000 9
Газовая плита 75 600 0.60 68000 20
Горячий шкаф 17 140 0,14 17000 5
Сушилка для белья - бытовая 35000 35000 35000 Сушильный шкаф 5 40 0,04 5100 1,5
Газовый утюг 5 40 0.04 5100 1,5
Стиральная машина 20 150 0,15 20000 6
Wash Boiler 30-50 230-400 20 0,23 - 0,40 27000 - 51000 8-15
Печь 120000
Газовый холодильник 3000

80000
Гриль для барбекю - бытовая 51000 15
Горелка Бунзена малая 3 20 0.02 3500 1
Горелка Бунзена большая 10 80 0,08 10000 3
Кофеварка 3 горелки 17000
10 80 0,08 10000 3
Газовый двигатель на л.с. 10000 3
Осушитель газа
Кузница 15 115 0.12 14000 4
Сердце пайки 30 230 0,23 30000 9
Накопительный водонагреватель, 30-40 галлонов (115-150 литров) 35000
Накопительный водонагреватель, 50 галлонов (115-190 литров) 50000
Внутренний стандартный газовый диапазон

Углеродный след использования энергии в домашних хозяйствах в Соединенных Штатах

Значимость

В этом исследовании используются данные о 93 миллионах индивидуальных домов для проведения наиболее полного исследования выбросов парниковых газов от использования энергии в жилищном секторе в США Состояния.Мы предоставляем общенациональные рейтинги углеродоемкости домов в штатах и ​​почтовых индексах и предлагаем корреляцию между достатком, площадью и выбросами. Сценарии демонстрируют, что этот сектор не может достичь цели Парижского соглашения до 2050 года только за счет декарбонизации производства электроэнергии. Достижение этой цели также потребует широкого портфеля энергетических решений с нулевым уровнем выбросов и изменения поведения, связанного с жилищными предпочтениями. Чтобы поддержать политику, мы оцениваем уменьшение площади пола и увеличение плотности, необходимое для создания низкоуглеродных сообществ.

Abstract

На использование энергии в жилых домах приходится примерно 20% выбросов парниковых газов (ПГ) в США. Используя данные о 93 миллионах индивидуальных домохозяйств, мы оцениваем эти парниковые газы по всей территории Соединенных Штатов и уточняем соответствующее влияние климата, достатка, энергетической инфраструктуры, городской формы и характеристик зданий (возраст, тип жилья, топливо для отопления) на формирование этих выбросов. Рейтинг по штатам показывает, что выбросы парниковых газов (на единицу площади) самые низкие в западных штатах США и самые высокие в центральных штатах.У более богатых американцев следы на душу населения на ~ 25% выше, чем у жителей с низкими доходами, в первую очередь из-за более крупных домов. В особенно богатых пригородах эти выбросы могут быть в 15 раз выше, чем в близлежащих районах. Если электрическая сеть будет декарбонизирована, то жилищный сектор сможет достичь целевого показателя сокращения выбросов на 28% к 2025 году в соответствии с Парижским соглашением. Однако декарбонизации сети будет недостаточно для достижения цели по сокращению выбросов на 80% к 2050 году из-за растущего жилищного фонда и продолжающегося использования ископаемого топлива (природного газа, пропана и мазута) в домах.Достижение этой цели также потребует глубокой модернизации энергетики и перехода на распределенные низкоуглеродные источники энергии, а также сокращения жилой площади на душу населения и зонирования более плотных поселений.

Примерно 20% выбросов парниковых газов (ПГ) в США, связанных с энергетикой, происходит от отопления, охлаждения и электроснабжения домашних хозяйств (1). Если рассматривать страну, эти выбросы будут считаться шестыми по величине источниками выбросов парниковых газов в мире, сопоставимыми с Бразилией и больше, чем Германия (2). К 2050 году Соединенные Штаты добавят примерно 70–129 миллионов жителей (3) и 62–105 миллионов новых домов (4).Хотя дома становятся более энергоэффективными, потребление энергии домашними хозяйствами в США и связанные с ними выбросы парниковых газов не сокращаются из-за демографических тенденций, расширения использования информационных технологий, цен на электроэнергию и других факторов спроса (5, 6).

Отсутствие прогресса подрывает существенное сокращение выбросов, необходимое для смягчения последствий изменения климата (7). Средняя продолжительность жизни американского дома составляет около 40 лет (8), что создает проблемы, учитывая необходимость быстрой декарбонизации. Это делает важные решения во время проектирования и строительства, такие как размер, системы отопления, строительные материалы и тип жилья.В Соединенных Штатах слияние политик после Второй мировой войны помогло переселить большую часть населения в разросшиеся пригородные домохозяйства (9, 10) с потреблением энергии и сопутствующими парниковыми газами намного выше среднемирового уровня (11). Без решительных действий эти дома будут оставаться в «углеродной блокировке» на десятилетия вперед (12, 13).

Несмотря на срочность, принципиальные вопросы остаются без ответа. Исследователям не хватало общенациональных данных об уровне зданий, необходимых для определения штатов с наиболее энергоемким и углеродоемким жилищным фондом.Учитывая их автономию в разработке энергетической политики и строительных норм, власти штата и местные власти сочли бы это особенно полезным. То, как выбросы энергии в домохозяйствах различаются по группам доходов, не совсем понятно, но это важно, учитывая быстро меняющуюся демографию городов и пригородов США (14). Исследования традиционно были сосредоточены на географически ограниченных случаях (15⇓ – 17) или сосредоточенных выбросах энергии зданиями с другими конечными видами использования в учете углерода (18, 19). Наконец, влияние построенной формы - пространственные отношения между зданиями - и выбросы исследовано только для нескольких городов США (20, 21).

Неполная диагностика факторов, влияющих на выбросы, мешает нашему пониманию необходимых преобразований для решения проблемы углеродного захвата. Могут ли населенные пункты с низкой плотностью населения в Соединенных Штатах достичь долгосрочных целей по смягчению последствий изменения климата для использования энергии в зданиях, если электрическая сеть декарбонизируется? Если нет, то какие дополнительные меры (например, модернизация энергетики и замена ископаемого топлива в домашних условиях) потребуются? Должны ли будущие низкоуглеродные сообщества состоять из домов меньшего размера, построенных в населенных пунктах с высокой плотностью населения?

Чтобы ответить на эти вопросы, мы использовали данные на уровне зданий для оценки выбросов парниковых газов в ~ 93 миллионах домов в прилегающих к нему Соединенных Штатах (78% от общего количества по стране).Используя информацию на уровне домохозяйств о возрасте здания, закрытой площади, типе жилья и топливе для отопления, мы оценили влияние климата, дохода, формы здания и электросети в нескольких масштабах с использованием регрессионных моделей, полученных из национальной энергетической статистики. Затем мы смоделировали четыре сценария, чтобы проверить, могут ли различные технологические переходы достичь целей Парижского соглашения на 2025 и 2050 годы.

Мы обнаружили, что как потребление энергии в домашних хозяйствах, так и выбросы на квадратный метр сильно различаются по стране, главным образом, из-за спроса на тепловую энергию и топлива, используемого для производства электроэнергии («структура сети»).Анализ на уровне почтовых индексов показывает, что доход положительно коррелирует как с потреблением энергии на душу населения, так и с выбросами, наряду с тенденцией к увеличению благосостояния и жилой площади. Анализ городов и микрорайонов подчеркивает экологические преимущества более плотных поселений и степень, в которой углеродоемкие электрические сети противодействуют этим преимуществам.

Выбросы энергии в жилых домах возникают в результате сочетания факторов экономики, городского дизайна и инфраструктуры. Наши исследовательские модели, основанные на сценариях, показывают, что для значительного сокращения выбросов в жилых домах потребуется одновременная декарбонизация энергосистемы, модернизация энергоснабжения и сокращение использования топлива в домашних условиях.Сценарии также предполагают, что для создания нового строительства с низким уровнем выбросов углерода потребуются дома меньшего размера, чему может способствовать более плотное поселение. Эти результаты имеют значение как для США, так и для других стран.

Результаты

Энергия и интенсивность выбросов парниковых газов в государствах.

В существующей литературе исследуется использование энергии в жилищах на душу населения и на домохозяйство в Соединенных Штатах (22, 23). Однако неясно, зависит ли эффективность от количества людей в семье, площади пола, характеристик здания или других факторов.Мы используем большие выборки жилищного фонда каждого штата ( n ∼ 10 5 до 10 7 ) для оценки энергопотребления и соответствующих выбросов парниковых газов на квадратный метр жилого фонда в прилегающих к нему Соединенных Штатах (далее «энергоемкость» и «интенсивность парниковых газов»). В нашем анализе «дом» может быть зданием, состоящим только из одного домохозяйства (отдельные односемейные домохозяйства и мобильные дома) или отдельной единицей в здании, содержащем несколько домохозяйств (многоквартирные дома, двухквартирные дома / дуплексы, таунхаусы).Показатели интенсивности дают четкое представление о состоянии жилищного фонда каждого штата, независимо от демографических различий и предпочтений по размеру жилья. Мы обнаружили, что климат и, в меньшей степени, возраст здания зависят от энергоемкости, тогда как энергетическая инфраструктура сильно влияет на интенсивность парниковых газов (рис. 1 A и B ).

Рис. 1.

Энергетическая и парниковая нагрузка домов в 2015 г. по штатам США. ( A ) Энергоемкость домохозяйства в киловатт-часах на квадратный метр (кВтч / м 2 ) по штатам ( Верхний ).( Нижний ) Диаграммы рассеяния показывают корреляции энергоемкости с годовой суммой среднесуточных отклонений от ∼18 ° C (65 ° F), градусо-дней ( слева ) ( n = 49, P значение = 4,4 e -16, r = 0,87) и средний год постройки ( справа ) ( n = 49, P <5,6 e -10, r = -0,75). ( B ) Интенсивность выбросов парниковых газов в домохозяйстве, выраженная в килограммах CO 2 -эквивалентов на квадратный метр (кг CO 2 -э / м 2 ) по штатам ( Верхний ).Диаграммы рассеяния, показывающие его корреляцию с энергоемкостью домохозяйства ( слева ) ( n = 49, P = 0,002, r = 0,43) и углеродной интенсивностью электрической сети ( справа ) ( n = 49 , P = 5,2 e -12, r = 0,80).

Основываясь на наших моделях, средний дом в США потреблял 147 киловатт-часов на квадратный метр (кВтч / м 2 ) в 2015 году, что соответствует 143–175 кВтч / м 2 из национальной жилищной статистики энергетики (24).Оценки отдельных штатов согласуются с энергетическими обследованиями зданий и инженерными моделями ( SI Приложение , Таблица SI-25). Климат, измеряемый годовой суммой среднесуточного отклонения от ∼18 ° C (65 ° F) («градус-дни»), тесно коррелирует с энергоемкостью домохозяйства ( r = 0,87) (рис. 1 A ). , Нижний левый ). Это согласуется с данными о тепловом кондиционировании, на которые приходится наибольшая доля потребления энергии домашними хозяйствами в США (25), и с другими общенациональными анализами (22, 23).Состояния в теплых или мягких регионах имеют низкую энергоемкость, тогда как энергоемкость в холодных северо-центральных и северо-восточных штатах заметно выше (Рис. 1 A , Верхний и SI Приложение , Таблица SI-30). В трех самых энергоемких штатах в 2015 году было одно из самых высоких показателей количества дипломных дней: Мэн, Вермонт и Висконсин. У трех наименьших - Флориды, Аризоны и Калифорнии - одни из самых низких учебных дней.

Учитывая продолжающееся принятие жилищных энергетических кодексов (26, 27), которые устанавливают базовые требования к энергоэффективности домов, мы прогнозируем, что штаты с более новым жилищным фондом будут использовать меньше энергии.Действительно, средний год постройки здания отрицательно коррелирует с энергоемкостью ( r = −0,80) (рис. 1 A , справа внизу ), что согласуется с данными национальной статистики ( SI, приложение , таблица SI- 29). Взаимосвязь между возрастом здания и энергоемкостью ослабляется из-за дизайнерских предпочтений, которые увеличивают потребление энергии в новых домах, таких как более высокие потолки (28).

Мы оцениваем средние выбросы парниковых газов в США как 45 кг CO 2 -эквивалентов на квадратный метр (CO 2 -э / м 2 ), что почти идентично национальным энергетическим счетам (47 кг CO 2 -э / м 2 ) ( SI Приложение , Таблица SI-26).Хотя интенсивность парниковых газов и энергоемкость положительно коррелируют ( r = 0,43), между ними существуют существенные различия между некоторыми состояниями (рис. 1 B , нижний левый ). Сравнение рис.1 A и B показывает, что энергия и интенсивность парниковых газов совпадают в некоторых западных и северо-центральных штатах, таких как Калифорния (низкий кВтч / м 2 , низкий кг CO 2 э / м 2 ) и Иллинойс (высокая кВтч / м 2 , высокая кг CO 2 -э / м 2 ), но эти меры не согласованы в других штатах, таких как Миссури (средняя кВтч / м 2 , очень высокий кг CO 2 -э / м 2 ) и Вермонт (очень высокий кВтч / м 2 , средний кг CO 2 -э / м 2 ) ( SI Приложение , таблица СИ-30).

Сильная корреляция между углеродоемкостью электросети, питающей штат, и интенсивностью парниковых газов в домохозяйстве ( r = 0,80) может объяснить эти аномалии (рис. 1 B , справа внизу) . Производство электроэнергии с высоким уровнем выбросов парниковых газов может свести на нет преимущества низкой энергоемкости домашних хозяйств. Например, Флорида имеет низкую энергоемкость (97 кВтч / м 2 ), но среднюю интенсивность парниковых газов (45 кг CO 2 -э / м 2 ). В Миссури средняя энергоемкость домохозяйства (165 кВтч / м 2 ) сочетается с высокой углеродоемкостью центральной сети независимого системного оператора Мидконтинента (0.74 кг CO 2 -э / кВтч по сравнению с 0,48 кг CO 2 -э / кВтч на национальном уровне) для производства домохозяйств с наиболее интенсивным выбросом парниковых газов (69 кг CO 2 -э / м 2 ) в страна. В государствах с широким использованием углеродоемких видов топлива для отопления, таких как Мэн, где ∼2/3 домашних хозяйств отапливается мазутом (29), уменьшаются преимущества низкоуглеродных сетей.

Выбросы на душу населения в США.

Выборки жилищного фонда на уровне штата подходят для оценки энергоемкости и углеродоемкости, но большие агрегированные данные скрывают неоднородность в достатке, жилищном фонде и формах поселений.Чтобы понять связь между доходом, характеристиками здания, плотностью населения (человек / км 2 ) и индивидуальным бременем парниковых газов, мы оценили выбросы энергии в домохозяйстве на душу населения для 8 858 почтовых индексов на всей территории Соединенных Штатов.

Использование энергии в жилых домах в США производит 2,83 ± 1,0 т CO 2 -эквивалентов на душу населения (т CO 2 -э / чел), что соответствует 3,19 т CO. статистика энергетики (1) ( SI Приложение , Таблица SI-27).По почтовым индексам выбросы ПГ на душу населения варьируются от 0,4 т CO 2 -e / cap до 10,8 т CO 2 -e / cap с межквартильным диапазоном 1,2 т CO 2 -e / cap ( SI Приложение , рис. СИ-5).

Мы сравниваем выбросы парниковых газов для почтовых индексов с высоким и низким доходом, используя федеральные пороги бедности (30). Жители с высокими доходами выбрасывают в среднем на ~ 25% больше парниковых газов, чем жители с низкими доходами (рис. 2 A ). В энергетических моделях учет на стороне потребления обнаружил аналогичные связи с использованием данных о расходах энергии (19) и с использованием дохода в качестве объясняющей переменной (18).Данные на уровне зданий позволили зафиксировать характеристики жилья, обеспечиваемые достатком - большую площадь пола, доступ к более старым, устоявшимся районам - при сохранении эндогенного дохода для нашей модели. Мы обнаружили сильную положительную корреляцию (0,57) между доходом на душу населения и площадью на душу населения (FAC) (m 2 / cap) (рис. 2 B ). Тенденция к совместному увеличению благосостояния и FAC является ключевым фактором выбросов для более богатых домохозяйств. Несмотря на различия в климате, структуре сетей и характеристиках зданий в нашей выборке, доход положительно коррелирует как с потреблением энергии в жилищном секторе на душу населения ( r = 0.33) и связанных с ними парниковых газов ( r = 0,16) ( SI Приложение , рис. SI-6). Анализ по штатам, который частично учитывает изменение климата, сети и строительного фонда, усиливает эту корреляцию, как показано на примере всех 48 штатов ( SI, приложение , таблица SI-31) и четырех репрезентативных (рис. 2 C ) .

Рис. 2.

Влияние дохода на жилую площадь и выбросы энергии домохозяйствами. ( A ) Коробчатые диаграммы выбросов на душу населения в домохозяйствах, классифицируемых как высокодоходные ( n = 7 141) или низкие ( n = 1717) в соответствии с пороговыми значениями бедности 2015 г., установленными Министерством жилищного строительства и городского развития США.Выбросы не показаны, но включены в расчет средних значений (красные линии). (95% ДИ: 0,52–0,62, P <2,2 e -16, t test) ( B ) График разброса дохода на душу населения по отношению к жилой площади на душу населения. Доход отложен на натуральной логарифмической оси ( n = 8,858, P <2,2 e -16, r = 0,57). ( C ) Диаграммы рассеяния дохода на душу населения по отношению к выбросам на душу населения для Иллинойса ( Верхний левый ) ( n = 101, P = 3.05 e -10, r = 0,58), Огайо ( Верхний правый ) ( n = 364, P <2,2 e -16, r = 0,58), Аризона ( Нижний Левый ) ( n = 178, P <2,2 e -16, r = 0,72) и Техас ( n = 574, P <2,2 e -16, r = 0,55).

Существует множество литературы, демонстрирующей энергетические преимущества зданий и связанные с ними углеродные преимущества высокой плотности населения (18, 31, 32).Наши результаты также подчеркивают влияние плотности на жилую площадь и выбросы парниковых газов. Для всех почтовых индексов ( SI, приложение , рис. SI-7) и в большинстве штатов увеличение плотности населения ассоциируется с уменьшением FAC и интенсивности парниковых газов ( SI, приложение , таблица SI-31). Плотность населения (человек / км 2 ) отрицательно коррелирует как с FAC ( r = -0,19), так и с выбросами парниковых газов на душу населения ( r = -0,29) по всем почтовым индексам. Наш анализ подтверждает связь ПТ-плотность и ее влияние на энергию, отмеченное с использованием региональных данных (33).Различия в интенсивности ПГ между почтовыми индексами, вероятно, отражают различия в климате, характеристиках зданий и углеродоемкости электрической сети, так что общая взаимосвязь между плотностью и выбросами ослабляется. Анализ отдельных штатов показывает силу взаимосвязи между плотностью и парниковыми газами, представленной Иллинойсом ( r = -0,76), Калифорнией ( r = -0,52) и Джорджией ( r = -0,44). Заметным исключением является Нью-Йорк ( r = 0.50), который имеет положительную корреляцию между плотностью и интенсивностью парниковых газов, вероятно, потому, что в Большом Нью-Йорке есть углеродоемкая электрическая сеть (34).

Доходы, форма постройки и выбросы в городах.

Хотя результаты на уровне почтовых индексов показывают, что плотность и FAC влияют на выбросы парниковых газов на душу населения, они не показывают, как они пространственно различаются в городах США, где проживает примерно 80% американцев (35). Более того, плотность не является городской формой (33), что затрудняет определение того, как выглядят районы с низким уровнем выбросов углерода (например,г., многоэтажки, таунхаусы) только с этой мерой. Мы пространственно распределяем наши результаты для двух городов, чтобы увидеть, как взаимодействие доходов, строительной формы и энергетической инфраструктуры распределяет выбросы по городским ландшафтам. Мы сосредотачиваемся на двух крупных столичных статистических областях (MSA), которые во многих отношениях противоречат архетипам многих городов США. Бостон-Кембридж-Куинси (население в 2015 году: 4 694 565 человек) имеет холодный климат, имеет моноцентрическую городскую форму и состоит в основном из старых зданий. Лос-Анджелес-Лонг-Бич-Анахайм (население в 2015 году: 13 154 457 человек) (8) находится в мягком климате с полицентричной планировкой и новым жилым фондом (после 1950 года).

Наша модель оценивает выбросы на душу населения как 1,67 т CO 2 -e / cap / a в Лос-Анджелесе и 2,69 т CO 2 -e / cap / a в Бостоне. Анализ «квартальных групп» переписи (∼1 500 жителей), заменяющих кварталы, выявляет существенные различия внутри города. Для начала мы сосредоточимся на группах блоков с очень высокими и очень низкими выбросами на душу населения, чтобы изолировать движущие силы выбросов ( SI Приложение , Таблица SI-32).

Районы с высоким уровнем выбросов - это в первую очередь высокие или чрезвычайно высокие доходы.Напротив, для обоих городов 14 из 20 кварталов с самыми низкими выбросами находятся ниже порога бедности. Разница в выбросах между соседними районами с высоким и низким доходом иногда приближается к коэффициенту 15. Для обоих городов мы обнаруживаем гораздо более высокие ППВ и более низкую плотность населения в районах с самыми высокими выбросами. Сравнение парниковых газов в богатых Беверли-Хиллз, Лос-Анджелес, и Садбери, Массачусетс, с низкими доходами Южно-Центральная, Лос-Анджелес и Дорчестер, Бостон, подчеркивает влияние построенной формы ( SI Приложение , рис.СИ-8). И Беверли-Хиллз, и Садбери - это районы разрастания пригородов: очень большие отдельно стоящие дома, изолированные на больших участках. Беверли-Хиллз демонстрирует высокую площадь застройки, что часто связано с более высокой плотностью и более низким уровнем выбросов парниковых газов (32), но дома настолько велики, что выбросы на душу населения выше, чем в Садбери, несмотря на благоприятный климат и менее углеродоемкую сеть. Дорчестер и Южно-Центральный Лос-Анджелес являются определенно городскими: небольшие участки, однообразные здания и высокая площадь застройки.В застроенной форме преобладают отдельно стоящие и двухквартирные дома, некоторые квартиры разделены на квартиры с низким коэффициентом полезного действия. Таким образом, кварталы с низким уровнем выбросов углерода не обязательно должны быть непрерывными многоквартирными домами, как многие районы Бостона с низким уровнем выбросов.

Две СУО демонстрируют различное пространственное распределение выбросов на душу населения (рис. 3 A и B ). Несмотря на полицентричную городскую форму, выбросы на душу населения в Лос-Анджелесе моноцентричны в пространстве с самыми высокими выбросами на гористой западной стороне Лос-Анджелеса (рис.3 A , Правый ). В эту область входят все 10 кварталов с самыми высокими выбросами парниковых газов на душу населения. Другие выявили общую тенденцию к увеличению выбросов в пригородах по сравнению с центральными городами США (18). Отрицательная корреляция между выбросами на душу населения и расстоянием до центра города (рис. 3 A , нижний левый угол ) показывает, что это может не иметь места для постмодернистских городов, таких как Лос-Анджелес. Относительно равномерное распределение населения играет роль (Рис.3 A , Среднее левое ), но более важным является высокий процент угля в электросетях, снабжающих город, по сравнению с использованием угля для электричества в отдаленных районах MSA. (37% vs.6%) (36). В Бостонском MSA выбросы на душу населения выше в пригородах, чем в самом городе (рис. 3 B , справа ). Эти выбросы увеличиваются более последовательно с удалением от центра города, чем в Лос-Анджелесе (Рис. 3 B , Нижний левый ). Такое распределение выбросов на душу населения согласуется с классической моноцентрической городской формой плотного ядра, окруженного обширными пригородами.

Рис. 3.

Углеродный след от бытового использования энергии в Лос-Анджелесе и Бостоне.( A ) Карта выбросов на душу населения в Лос-Анджелесе. Диаграммы рассеяния показывают взаимосвязь между выбросами на душу населения и доходом ( Верхний ) ( n = 6800, P <2,2 e -16, r = 0,55), плотность ( Средний ) ( n = 6800, P <2,2 e -16, r = −0,15) и расстояние от центра города ( Нижний ) ( n = 6800, P <2,2 e -16, r = -0.16). ( B ) Карта выбросов на душу населения в Бостоне. Диаграммы рассеяния показывают взаимосвязь между выбросами на душу населения и доходом ( Верхний ) ( n = 3079, P <2,2 e -16, r = 0,54), плотность ( Средний ) ( n = 3079, P <2,2 e -16, r = −0,49) и расстояние от центра города ( Нижний ) ( n = 3079, P <2,2 e -16, r = 0.20). Доход и плотность отложены на натуральных логарифмических осях. Диаметр круговой диаграммы пропорционален общему количеству выбросов.

Отрицательная корреляция между плотностью населения и выбросами на душу населения сильнее в Бостонском MSA ( r = -0,49), чем в MSA Лос-Анджелеса ( r = -0,16). Высокая углеродоемкость энергосистемы, питающей центральную часть Лос-Анджелеса, противодействует энергетическим преимуществам компактной городской формы (18, 37). Например, выбросы на душу населения в Южно-Центральном Лос-Анджелесе вдвое превышают выбросы в низкоуглеродных кварталах MSA, несмотря на аналогичный FAC и застроенную форму ( SI Приложение , Таблица SI-32).Экономия энергии и более низкие выбросы на душу населения в густонаселенном Бостоне более очевидны, потому что различия в углеродоемкости энергосистемы между городом и пригородом менее выражены, чем в Лос-Анджелесе.

В MSA Лос-Анджелеса доход положительно коррелирует с выбросами на душу населения ( r = 0,55) (рис.3 A , верхний левый ) и FAC ( r = 0,59) ( SI Приложение , Рис. СИ-9). Мы находим аналогичную зависимость между доходом и выбросами на душу населения ( r = 0.54) (Рис.3 B , Верхний левый ), но несколько более слабая связь с FAC ( r = 0,41) ( SI Приложение , Рис. SI-9) в Бостонском MSA. На эту корреляцию влияют богатые анклавы из плотных жилых домов, такие как Бикон-Хилл и Бэк-Бэй, прилегающие к центру Бостона. Электроэнергетические предприятия с низким уровнем выбросов углерода, принадлежащие некоторым богатым пригородам, ухудшают соотношение доходов и выбросов (38).

Обсуждение

Результаты предлагают два практических вмешательства для снижения выбросов парниковых газов от бытовой энергетики: 1) сокращение использования ископаемого топлива в домах и при производстве электроэнергии (декарбонизация) и 2) использование модернизации домов для сокращения спроса на энергию и использования топлива в домашних условиях.Мы моделируем четыре сценария (базовый уровень; агрессивная модернизация энергии; декарбонизация сети с помощью агрессивной модернизации энергии; и распределенная низкоуглеродная энергия), чтобы увидеть, позволят ли эти меры существующим домам в Бостоне и Лос-Анджелесе и Соединенных Штатах в целом достичь максимальной эффективности. Цели Парижского соглашения, которые предусматривают сокращение выбросов по сравнению с уровнями 2005 года на 28% в 2025 году и на 80% в 2050 году (39).

Сценарий 1, базовый уровень, следует тенденциям, изложенным в Ежегодном прогнозе развития энергетики США (EIA) на 2020 год (5, 40, 41).Сценарий 2 «Агрессивная энергетическая модернизация» предполагает более глубокую энергетическую модернизацию дома, происходящую ускоренными темпами. Сценарий 3, декарбонизация сети с помощью агрессивной модернизации энергии, дополняет модернизацию декарбонизацией электрической сети на 80%. Сценарий 4 «Распределенная низкоуглеродная энергия» предполагает усиление распространения низкоуглеродных источников энергии. В таблице 1 подробно описаны эти четыре сценария, а в Приложении SI 1 приведены полные описания.

Таблица 1.

Четыре сценария декарбонизации: Сценарии моделируют пути сокращения выбросов парниковых газов для существующих домашних хозяйств в США к 2050 году

Сценарий 1 показывает, что Соединенные Штаты (уровень почтового индекса) могут достичь цели Парижа до 2025 года с учетом текущих тенденций (рис.4 А ). Этот сценарий кажется правдоподобным, учитывая, что углеродоемкость электроэнергетических предприятий упала на ~ 17% в национальном масштабе в период с 2005 по 2015 год ( SI Приложение , Таблица SI-22). Соединенным Штатам вряд ли удастся достичь цели 2050 года, даже при активной модернизации домов и декарбонизации энергосистемы, из-за продолжающегося использования ископаемого топлива в домашних условиях. Сценарий 4 показывает, как это преодолевается многоаспектной стратегией. Печи на природном газе и системы электрического сопротивления по-прежнему отапливают половину домов в США, но тепловые насосы используются в три раза быстрее, чем в сценарии 1, что сокращает потребление электроэнергии и вытесняет топливо.Распределенное низкоуглеродное производство энергии в форме комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ) с использованием ископаемого и углеродно-нейтрального топлива, фотоэлектрических и солнечных водонагревателей является заметным явлением, причем около 40% домов используют хотя бы один из них. технологии ( СИ приложение , таблица СИ-24).

Рис. 4.

Пути к достижению целей Парижского соглашения в 2025 и 2050 годах в области использования энергии в жилищном секторе. Сценарии 1–4 для декарбонизации электросети, модернизации бытовой энергетики и решения проблемы использования топлива в домашних условиях.Сценарий 1: эталонный сценарий прогнозируемых темпов декарбонизации сети и модернизации домов согласно данным Управления энергетической информации США. Сценарий 2: агрессивная энергетическая модернизация домохозяйств. Сценарий 3: агрессивная модернизация энергоснабжения дома и декарбонизация энергосистемы. Сценарий 4: декарбонизация энергосистемы, агрессивная модернизация энергоснабжения дома и распределенная низкоуглеродная энергия. Результаты получены для 8,588 почтовых индексов в США ( A ), 3079 групп блоков в Бостоне ( B ) и 6800 групп блоков в Лос-Анджелесе ( C ).

Выбросы на душу населения в Лос-Анджелесе уже ниже целевого показателя в Париже до 2025 года (рис. 4 B ). Город выполняет цель Парижа к 2050 году в сценарии 1 из-за низкого базового спроса на энергию и значительной декарбонизации энергосистемы. Более глубокая декарбонизация и более агрессивная модернизация сокращают выбросы почти вдвое по сравнению с целью Парижа в сценарии 4. Хотя Бостон достигает цели 2025 года в сценарии 1, высокий базовый спрос на энергию и продолжающееся домашнее использование топлива не позволяют городу достичь цели 2050 года, несмотря на наличие значительной сети. декарбонизация (рис.4 С ). Дополнительная декарбонизация сети и агрессивная модернизация не преодолеют этот недостаток в сценариях 2 и 3. В сценарии 4 Бостон достигает цели 2050 года, установив тепловые насосы в 30% домов и используя распределенные низкоуглеродные источники энергии в 40% домов.

Результаты нашего сценария показывают, что существенное сокращение выбросов в жилищном секторе может быть достигнуто в Соединенных Штатах за счет сочетания производственных и потребительских стратегий. Что касается производства, наиболее важным является обезуглероживание электрических сетей.Текущие прогнозы предусматривают продолжение замены угля природным газом (26). Для достижения целей Парижа в жилом секторе требуется более полная декарбонизация. Например, в сценарии 4 и относительно базового сценария 2050 года энергосистема включает сокращение использования угля на 86% и увеличение использования возобновляемых источников энергии на 60%. Системы, обеспечивающие ТЭЦ, могут дополнить некоторые из этих сдвигов в сочетании генерации в больших объемах. В сценарии 4 использование когенерации удваивается (42). Стратегии со стороны потребления включают «глубокую» модернизацию энергоснабжения для снижения нагрузки на отопление, охлаждение и освещение.Отдельные дома также могут быть источником низкоуглеродной энергии. Мы включили местные солнечные панели или водонагреватели в одну треть домов в сценарий 4. Эти системы требуют накопления энергии на месте и подключения к сети для максимального повышения их эффективности.

Обновление окон и установка тепловых насосов и солнечных систем требует вложений со стороны домовладельцев. Положительная взаимосвязь между доходом и выбросами предполагает, что американцы с самыми высокими выбросами также находятся в лучшем экономическом положении, чтобы нести эти расходы.Уменьшение углеродного следа домов в США открывает возможности для борьбы с энергетической бедностью (43). По оценкам, для 25 миллионов домохозяйств в США ежегодно счета за электроэнергию заменяют покупку продуктов питания и медикаментов (24). Переоборудование домов в районах с низким доходом при финансовой поддержке правительства, возможно, финансируемой за счет углеродных сборов в отдельных отраслях промышленности, может сократить выбросы и счета за электроэнергию. В то время как высокие арендные ставки в районах с низким доходом и связанное с этим несоответствие интересов арендатора и арендодателя препятствуют энергетическому ремонту (44), технический потенциал велик.Например, фотоэлектрические установки на крышах домов являются подходящей технологией для более чем половины жилых домов в районах с низким доходом в Соединенных Штатах (45).

Новые дома нуждаются в энергосбережении (например, окна с низким коэффициентом излучения, изолированные бетонные формы) и энергосберегающих технологиях отопления и охлаждения, а также, по возможности, в местных источниках с низким содержанием углерода. Достижение цели 2050 года в Париже также требует фундаментальных изменений в построенной форме сообществ. Новые дома должны быть меньше по размеру, при этом FAC в почтовых индексах соответствует целевому показателю 2050 года в сценарии 4, который на 10% ниже текущего среднего значения (рис.5 A и SI Приложение , Таблица SI-33). Сокращение FAC еще больше в некоторых штатах, где ожидается значительный рост населения, таких как Колорадо (сокращение на 26%), Флорида (сокращение на 24%), Джорджия (сокращение на 13%) и Техас (сокращение на 14%). Хотя в некоторых штатах сокращение кажется резким, FAC в этих небольших домах аналогичен аналогичному показателю в других богатых странах (22).

Рис. 5.

Встроенная форма и цель Парижского соглашения до 2050 года. Атрибуты кварталов, соответствующих цели Парижского соглашения в сценарии 4, относительно среднего показателя 2015 г. в каждом штате и двух рассматриваемых городов для FAC ( A ), плотности населения (человек / км 2 ) ( B ) и процента одноквартирные дома ( C ).Отсутствие значений указывает на отсутствие разницы между сообществами, достигающими Парижской цели к 2050 году в сценарии 4 и в среднем за 2015 год. Северная Дакота не показана, так как в ней не хватало сообществ, которые соответствовали цели 2050 года в Париже. Результаты для всех сценариев в SI Приложение , Таблицы SI-30–32.

Увеличение плотности населения оказывает понижательное давление на FAC из-за нехватки места, цен на землю и других факторов. Зонирование для более плотных поселений лучше стимулирует небольшие дома с меньшим потреблением энергии, чем дома на одну семью на больших участках.Районы, отвечающие цели Париж-2050, были на 53% плотнее в Бостоне, MSA, чем в среднем за 2015 год (рис. 5 B и SI, приложение , таблица SI-34). Это соответствует ∼5000 жителей / км 2 , что является критическим порогом для энергоэффективности дома в сообществах США (31). Если построены с использованием небольших участков и высокой площади застройки, эта плотность достижима за счет сочетания небольших многоквартирных домов и скромных домов на одну семью (например, SI Приложение , Рис. SI-8, Bottom ).На национальном уровне плотность должна увеличиться в среднем на 19% со значительными различиями между штатами. Несмотря на скромность, он требует строительства меньшего количества домов на одну семью (Рис. 5 C и SI Приложение , Таблица SI-35). В сценариях 1–3 предусмотрены более существенные изменения КВС и строительной формы.

Следует отметить, что даже самые высокие оценочные плотности относятся к нижнему пределу диапазона того, что считается жизнеспособным для поддержки общественного транспорта (4). Таким образом, низкоуглеродные дома не обязательно подходят для низкоуглеродных сообществ.Более высокая плотность (и смешанная застройка), вероятно, потребуются, чтобы вызвать заметные побочные эффекты, такие как увеличение переноса низкоуглеродных газов (18, 32, 46) и связанные с этим экономические, медицинские и социальные выгоды (32, 33).

Реализация этих стратегий должна происходить во всех секторах и масштабах. Для обезуглероживания электроэнергетики требуется региональная координация. Глубокая модернизация домашних систем энергоснабжения, вероятно, потребует налоговых льгот и механизмов льготного кредитования. Северо-восток Соединенных Штатов представляет собой пример координации политики: региональные ограничения по выбросам парниковых газов и торговая система приводят к декарбонизации энергосистемы (47), а налоговые льготы побуждают домовладельцев отказываться от мазута (48).Обновление практики федерального кредитования и муниципального зонирования, которые давно способствовали расширению пригородов (9), и использование региональных зеленых поясов для ограничения разрастания городов (49) могут способствовать созданию сообществ с низким уровнем выбросов углерода. Планировщики должны использовать естественную синергию между плотностью населения, общественным транспортом и энергетической инфраструктурой (например, централизованным теплоснабжением) при строительстве этих сообществ.

Все эти меры должны осуществляться согласованно. Несмотря на амбициозность, нынешняя форма жилищного фонда США является результатом не только предпочтений потребителей, но и политики, принятой с 1950-х годов, которая привела к скоординированным действиям во всех секторах (например,г., финансовые, строительные, транспортные) и масштабы (индивидуальные, муниципальные, государственные, национальные) (9). Точно так же всплеск крупномасштабных проектов Ассоциации общественных работ (например, плотины Гувера) в рамках Нового курса в 1930-х и 1940-х годах фундаментально сформировал структуру энергетического сектора США. Учитывая эту историю, вполне вероятно, что концентрированные усилия могут позволить жилому сектору США достичь целей Парижского соглашения.

Материалы и методы

Подготовка данных.

Данные на уровне зданий были взяты из CoreLogic (50), базы данных стандартизированных записей налоговых инспекторов по ~ 150 миллионам земельных участков в США.Мы использовали версию данных начала 2016 года, охватывающую жилищный фонд США в 2015 году. Эти данные содержат ключевую информацию для оценки энергопотребления каждого домохозяйства: широта и долгота здания, год постройки, использование земли, тип жилья (отдельно стоящее, смежное, квартира, мобильный дом), термически кондиционируемая площадь пола (далее «площадь»), количество квартир и топливо для отопления. Топливо для отопления описывает 35 распространенных систем отопления и топливных комбинаций (см. SI Приложение , Таблица SI-5).Мы использовали данные для 92 620 556 домашних хозяйств в США на прилегающих территориях Соединенных Штатов (исключая Аляску, Гавайи и территории США), что эквивалентно 78,4% от общего количества предполагаемых единиц жилья в США в 2015 году (24).

Данные CoreLogic включают жилые, коммерческие, производственные и другие типы зданий. Мы изолировали жилые дома, используя землепользование и тип здания в качестве фильтров (см. SI Приложение , Таблица SI-1). Мы исключили институциональные жилища (например, общежития, тюрьмы), поскольку они не отражают место проживания большинства американцев и представляют собой переходные жизненные ситуации.Мы удалили записи, в которых не указаны год постройки, местоположение или площадь. Мы также удалили записи с необоснованно большими или маленькими площадями с учетом характеристик жилья в США (см. SI, приложение , рис. SI-1 и таблицу SI-2). Мы проверили данные по многоквартирным домам, чтобы убедиться, что количество квартир, площадь на квартиру и общая площадь здания согласованы и находятся в разумных пределах. Время от времени мы оценивали количество квартир в здании, что увеличивало первоначальные 83 317 764 полезные записи до 92 620 556.Мы восполнили недостающие виды топлива для отопления помещений, используя данные Американского жилищного исследования (AHS) (51). Мы назначили топливо для водяного отопления вероятностно на основе топлива для обогрева помещения и местоположения домохозяйства. SI Приложение 1 описывает все этапы предварительной обработки данных.

Модель использования энергии и парниковых газов.

Мы оценили общий спрос на топливо и электроэнергию для каждого домохозяйства в 2015 году с использованием регрессионных моделей, взятых из обследования потребления энергии в жилых домах (RECS), проведенного Управлением по энергетической информации США за 2015 год (24).Исходными данными были атрибуты на уровне зданий, климатические данные на уровне округов (52), цены на топливо на уровне штата (53⇓ – 55) и электричество (56), а также статус между городом и деревней (8). Мы провели 10 симуляций Монте-Карло, чтобы проверить влияние неопределенности параметров и вероятностного распределения топлива. SI Приложение, Приложение 1: Методологические подробности подробно описывает все источники данных для оценки и модели энергии и парниковых газов.

Для расчета отопления помещений и нагрева воды мы разработали 10 моделей, охватывающих потребление электроэнергии, природного газа, мазута, жидкого пропана и других видов топлива (например,г., дрова, уголь). Мы разработали две дополнительные модели электричества для охлаждения помещений и нетеплового использования (например, бытовые приборы и бытовая электроника). По форме модели были логлинейными. SI Приложение , Таблицы SI-6–17 детализируют коэффициенты модели и статистику. Соответствующие модели были назначены на основе площади каждого дома и топлива для нагрева воды. Мы сделали приоритетными данные из CoreLogic, при необходимости заменив их данными из AHS. AHS считает дома, использующие уголь, пропан, дрова, солнечную энергию, природный газ, электричество или другие виды топлива в каждой группе блоков.Каждая модель использует вероятностно назначенные виды топлива для отопления помещений и воды для домохозяйств по мере необходимости. Это минимально повлияло на результаты агрегированной модели ( SI, приложение , таблица SI-28).

Мы преобразовали топливо в выбросы, используя коэффициенты EIA (57), а электричество в выбросы (включая потери в линиях), используя данные eGrid Агентства по охране окружающей среды США (34). Мы провели субдискретизацию инженерных сетей в Бостонском штате MSA и Лос-Анджелесе, чтобы зафиксировать пространственные изменения в покрытии электрической сети (58). Интенсивность парниковых газов для электрических сетей Лос-Анджелеса была взята из энергетического атласа Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (20) и указана на этикетках с раскрытием информации о мощности, в то время как для сетей Бостона была указана информация на этикетках с указанием сведений о мощности. SI Приложение , Таблица SI-20 показывает сетки и интенсивности углерода. Мы исключили выбросы от добычи и переработки топлива, которые примерно одинаковы (8–11%) на всей территории Соединенных Штатов (16).

Анализ результатов.

Модель оценки энергии и парниковых газов для индивидуальных домов. Мы оценили энергоемкость и интенсивность выбросов парниковых газов для каждого штата, разделив расчетную используемую энергию и выбросы парниковых газов на общую площадь в выборке каждого штата. Мы оценили количество тонн CO 2 -эквивалентов на душу населения в год путем деления общего количества парниковых газов для каждого почтового индекса или группы кварталов на население 2015 года (8).Чтобы уменьшить недооценку, мы исключили почтовые индексы и группы блоков с отсутствием более 10%. Мы исключили небольшие выборки (<100 жителей или <200 домов) для контроля выбросов, и мы удалили области с m 2 на человека в нижнем и верхнем процентилях, поскольку высокие и низкие значения указывают на ненадежные оценки населения или площади. В нашу последнюю подвыборку вошли 8 858 почтовых индексов США (охватывающих около 60 000 000 семей и половину населения США), 3 079 блочных групп в Бостоне MSA и 6 800 блочных групп в Лос-Анджелесе.В двух MSA точечные данные по CO 2 тонн / шапка пространственно интерполируются с использованием многоуровневых b-сплайнов с пространственным разрешением 30 м (пороговая ошибка = 0,001) (59).

Министерство жилищного строительства и городского развития США устанавливает критерии для домохозяйств с «низким доходом», «очень низким доходом» и «чрезвычайно низким доходом» в каждом округе США в 2015 году в соответствии со средним доходом домохозяйства и количеством членов домохозяйства (30 ). Мы обозначили почтовый индекс как низкий доход, если его средний доход падает ниже порога «низкого дохода», установленного для среднего числа людей в семье в этом почтовом индексе.

Сценарии.

Было протестировано четыре сценария, смогут ли декарбонизация сети, модернизация энергоснабжения и распределенные низкоуглеродные энергетические системы соответствовать целям Парижского соглашения для существующих домов в США. Соединенные Штаты обязались сократить выбросы парниковых газов на 28% к 2025 году и на 80% к 2050 году по сравнению с уровнями 2005 года (39). Для бытовой энергетики это соответствует 2,64 т CO 2 -э / кап в 2025 году и 0,65 т CO 2 -у.Хотя к 2050 году он может стать значительным, мы также исключили электроэнергию, используемую для зарядки электромобилей, которая относится к транспортному сектору.

Во всех сценариях учитывается прогнозируемое уменьшение количества дней в градусах тепла и увеличение дней в градусах похолодания из-за изменения климата. Прогнозы изменения климата основаны на «Репрезентативной траектории концентраций 4.5», согласно которой к 2100 году средняя глобальная температура повысится на 1,8 ° C (60). Различия в темпах внедрения технологий, эффективности и сроках службы, интенсивности электрических сетей и улучшениях изоляции зданий в сценариях 1–3 взяты из Ежегодного прогноза развития энергетики на 2020 год (40).Сценарий 4 предусматривает повышение уровня проникновения высокоэффективного бытового оборудования для обогрева и охлаждения, более агрессивную модернизацию для улучшения теплоизоляции зданий и более широкое развертывание распределенного низкоуглеродного производства энергии для выполнения Парижского соглашения 2050 года. SI Приложение 1 содержит дополнительные сведения о сценариях.

Сценарий 1: Исходный уровень.

Электрические сети декарбонизируются с той же скоростью, что и прогнозируемый в базовом сценарии Годового прогноза развития энергетики на 2020 год.Оборудование для обогрева и охлаждения помещений, а также водонагреватели в каждом доме списываются со скоростью, соответствующей среднему сроку службы, оцененному EIA, таким образом, чтобы окончательная рыночная доля различных технологий в модели соответствовала прогнозам Annual Energy Outlook 2050. Установленное оборудование имеет прогнозируемую среднюю рыночную эффективность для данной технологии на момент установки (61). Энергопотребление, рассчитанное с использованием 12 регрессионных моделей, было скорректировано с использованием соответствующего коэффициента эффективности из литературы.Мы предполагаем, что потребление электроэнергии в бытовой электронике будет умеренным (1,1% в год), но это в значительной степени компенсируется более эффективным освещением и бытовой техникой. Более широкое внедрение оборудования для кондиционирования воздуха в жилищный фонд США из-за изменения климата было оценено с использованием эмпирических соотношений между прогнозируемыми днями охлаждения и проникновением систем кондиционирования воздуха в городах США (62). Обшивка зданий модернизируется в соответствии с Международным кодексом энергосбережения (40) со скоростью 1,1% в год по всему жилому фонду, что обеспечивает снижение потребности в отоплении на 30% и снижение нагрузки охлаждения на 10% для домов до 2015 г. Базовый показатель 2015 года.

Сценарий 2: Модернизация агрессивной энергетики.

Этот сценарий подчеркивает декарбонизацию за счет более эффективных бытовых приборов и электроники. Он идентичен сценарию 1, за исключением того, что когда бытовое отопительное или охлаждающее оборудование выводится из эксплуатации, оно заменяется лучшим в своем классе КПД для данной конкретной технологии на год установки. Мы также предположили, что бытовая электроника и бытовая техника достигают более высокого КПД, как прогнозируется в Ежегодном энергетическом прогнозе, что в конечном итоге снижает спрос на электроэнергию.

Принята агрессивная программа модернизации энергоснабжения, в соответствии с которой 60% строительного фонда модернизируется в период с 2015 по 2050 год (годовая скорость модернизации 1,7% по сравнению с 1,1% в годовом энергетическом прогнозе), в соответствии с аналогичными сценариями глубокой модернизации в других странах. проекции энергопотребления зданий (например, BLUE Map, 3CSEP) (63, 64). Модернизированные дома снижают базовую тепловую нагрузку на 49% и охлаждающую нагрузку на 25%, что составляет половину оптимально достижимой экономии за счет устранения инфильтрации, улучшенной теплоизоляции и новых окон согласно оценкам Министерства энергетики США (65), аналогично наблюдаемой экономии в «глубоких» ”Энергетическая модернизация в Соединенных Штатах (66).Улучшение изоляции и окон не обязательно происходит одновременно с модернизацией оборудования для обогрева и / или охлаждения. Подобная поэтапная глубокая модернизация энергоснабжения с меньшей вероятностью встретит сопротивление владельцев из-за длительных сбоев, высоких первоначальных капитальных затрат и других проблем (66).

Сценарий 3: декарбонизация сети с агрессивной модернизацией энергии.

В этом сценарии проверялось, может ли декарбонизация электросети способствовать достижению цели Париж-2050. Электрическая сеть соответствует сценарию «доплата за диоксид углерода в размере 15 долларов США» в Ежегодном энергетическом прогнозе на 2020 год, который прогнозирует снижение на ~ 80% интенсивности выбросов CO 2 от производства электроэнергии по сравнению с 2005 годом, усредненным по сетям США.Снижение связано в первую очередь с преобразованием угля в газовые паровые электростанции и заметным увеличением мощности от традиционных гидроэлектрических, геотермальных, биомассовых, солнечных, ветровых и других низкоуглеродных источников (5). Все остальные аспекты модели идентичны сценарию 2.

Сценарий 4: Распределенная низкоуглеродная энергия.

Фоновые электрические сети и частота модернизации корпуса остаются неизменными по сравнению со сценарием 3, но существенные изменения вносятся в сочетание технологий нагрева и охлаждения, и повышенное внимание уделяется распределенным источникам энергии с низким содержанием углерода.Сценарии включают сбалансированный портфель технологий и сохраняют некоторые традиционные технологии, основанные на ископаемом топливе, что, по общему мнению, является наиболее реалистичным будущим для энергетики и жилого сектора США (67).

Этот сценарий предполагал более высокие темпы внедрения низкоэнергетического домашнего оборудования для отопления и охлаждения, чем Годовой энергетический прогноз. Обычные печи были выведены из эксплуатации с более высокими темпами, особенно с использованием газовых и масляных технологий, и заменены наземными, электрическими и газовыми тепловыми насосами с наивысшей доступной эффективностью.Модельное размещение новых технологий ограничено условиями окружающей среды и характеристиками жилья. Например, геотермальные тепловые насосы были ограничены односемейными и двухквартирными домами, в которых с большей вероятностью будет достаточно места для контуров заземления. Электрические тепловые насосы предпочтительнее тепловых насосов, работающих на природном газе, в регионах США с более высокими охлаждающими нагрузками, поскольку первые значительно более эффективны при охлаждении помещений (61).

Сценарий включает умеренное развертывание распределенных энергетических систем.Например, доля ТЭЦ, снабжающих дома, к 2050 году увеличилась вдвое до ~ 15%. В первые годы прогнозирования когенерационные установки полагались на системы с турбинным приводом и поршневые двигатели, но затем переключились на топливные элементы, которые обеспечивают более сбалансированную мощность. -тепловой коэффициент по мере развития технологии после 2030 г. (64). Доля безуглеродного сырья была увеличена с 10% в 2015 году до 75% в 2050 году. Эти системы были ограничены районами со средней и высокой плотностью населения, где капитальные затраты и потери при распределении были бы реалистичными.Две пятых домов были оборудованы фотоэлектрическими или солнечными водонагревателями, что является умеренной оценкой для потенциального солнечного покрытия в США (45), причем последние сконцентрированы на юго-западе США, где солнечная инсоляция наиболее высока. Мы не моделируем явным образом распространение ветровой энергии, хотя это подразумевается в прогнозах ОВОС для декарбонизирующей электросети.

Доступность данных.

Данные и код, подтверждающие выводы этого исследования, доступны на платформе Open Science Framework (DOI: 10.17605 / OSF.IO / Vh5YJ), за исключением данных CoreLogic, которые можно приобрести в CoreLogic Inc. (https://www.corelogic.com/).

Благодарности

Мы с благодарностью признаем финансовую поддержку этой работы Национальным научным фондом в рамках Программы экологической устойчивости (Премия 1805085). Авторы благодарны К. Артуру Эндсли за помощь в понимании данных CoreLogic. Спасибо Нэнси Р. Гоф за помощь в редактировании. Мы также хотели бы поблагодарить Erb Institute for Global Sustainable Enterprise при Мичиганском университете за их щедрую поддержку этой работы.

Сноски

  • Вклад авторов: B.G., D.G., and J.P.N. спланированное исследование; Б.Г. проведенное исследование; B.G., D.G. и J.P.N. проанализированные данные; Б.Г. и J.P.N. написал статью; и Б. и Д. произведенная графика.

  • Авторы заявляют об отсутствии конкурирующей заинтересованности.

  • Эта статья представляет собой прямое представление PNAS.

  • Размещение данных: данные и код, подтверждающие выводы этого исследования, доступны на платформе Open Science Framework (DOI: 10.17605 / OSF.IO / Vh5YJ), за исключением данных CoreLogic, которые можно приобрести в CoreLogic Inc. (https://www.corelogic.com/).

  • Эта статья содержит вспомогательную информацию в Интернете по адресу https://www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.15117/-/DCSupplemental.

  • Copyright © 2020 Автор (ы). Опубликовано PNAS.

Что такое интенсивность использования энергии (EUI)? | ENERGY STAR Buildings and Plants

Когда вы сравниваете свое здание с помощью Portfolio Manager, одним из ключевых показателей, которые вы увидите, является интенсивность использования энергии или EUI.По сути, EUI выражает потребление энергии зданием в зависимости от его размера или других характеристик.


Для типов собственности в Portfolio Manager EUI выражается в энергии на квадратный фут в год. Он рассчитывается путем деления общего количества энергии, потребляемой зданием за один год (измеряется в кБТЕ или ГДж), на общую общую площадь этажа здания (измеряется в квадратных футах или квадратных метрах). Portfolio Manager автоматически выполняет преобразование в кБТЕ или ГДж, поэтому вы можете просто ввести информацию об использовании энергии в том виде, в котором она указана в счетах за коммунальные услуги.

В Portfolio Manager доступны как исходная, так и исходная EUI, хотя EPA полагается на исходную EUI в качестве основы для оценки ENERGY STAR. Узнайте разницу между источником энергии и энергией сайта.

Некоторые типы недвижимости более энергоемки, чем другие

Как правило, низкий EUI означает хорошие энергетические характеристики. Однако одни типы недвижимости всегда потребляют больше энергии, чем другие. Например, начальная школа потребляет относительно мало энергии по сравнению с больницей.

Медианные EUI в США

Подробные сведения о том, как рассчитываются данные об интенсивности использования энергии в национальном масштабе, см. В Техническом справочнике по менеджеру портфеля: интенсивность использования энергии в США.

Сектор рынка Вид недвижимости Источник EUI (кБТЕ / фут2) Site EUI (кБТЕ / фут2)
Банковские / финансовые услуги Отделение банка 209,9 88.3
Банковские / финансовые услуги Финансовый офис 116,4 52,9
Образование Колледж / Университет 180,6 84,3
Образование К-12 Школа 104,4 48,5
Образование Дошкольное учреждение / детский сад 131,5 64,8
Образование Профессиональное училище / образование для взрослых 110.4 52,4
Общественное собрание Конференц-центр / Конференц-зал 109,6 56,1
Общественное собрание Спортивно-оздоровительные центры 112,0 50,8
Общественное собрание Развлечения 112,0 56,2
Общественное собрание Поклонный дом 58.4 30,5
Продажа и обслуживание продуктов питания Круглосуточный магазин 592,6 231,4
Продажа и обслуживание продуктов питания Бар / ночной клуб 297 130,7
Продажа и обслуживание продуктов питания Ресторан быстрого питания 886,4 402,7
Продажа и обслуживание продуктов питания Ресторан 573.7 325,6
Продажа и обслуживание продуктов питания Супермаркет / Продуктовый магазин 444 196
Продажа и обслуживание продуктов питания Оптовый клуб / Суперцентр 120 51,4
Здравоохранение Амбулаторно-хирургический центр 138,3 62,0
Здравоохранение Больница (общая медицинская и хирургическая) 426.9 234,3
Здравоохранение Другое / Специализированная больница 433,9 206,7
Здравоохранение Медицинский кабинет 121,7 51,2
Здравоохранение Амбулаторная реабилитация / физиотерапия 138,3 62,0
Здравоохранение Неотложная медицинская помощь / Клиника / Другое амбулаторное лечение 145.8 64,5
Жилой Казармы 107,5 57,9
Жилой Отель 146,7 63,0
Жилой Многоквартирный дом 118,1 59,6
Жилой Тюрьма / заключение 156.4 69,9
Жилой Общежитие 107,5 57,9
Жилой Дом престарелых 213,2 99,0
Смешанное использование Объект смешанного использования 89,3 40,1
Офис Медицинский кабинет 121.7 51,2
Офис Офис 116,4 52,9
Офис Ветеринарный кабинет 145,8 64,5
Государственные службы Здание суда 211,4 101,2
Государственные службы Пожарная служба / полицейский участок 124,9 63,5
Государственные службы Библиотека 143.6 71,6
Государственные службы Почтовый центр / Почтовое отделение 96,9 47,9
Государственные службы Транспортный терминал / станция 112,0 56,2
Розничная торговля Автосалон 124,1 55,0
Розничная торговля Закрытый торговый центр 170.7 65,7
Розничная торговля Стрип Молл 228,8 103,5
Розничная торговля Магазин розничной торговли 120,0 103,5
Технологии / Наука Лаборатория 318,2 115,3
Услуги Химчистка, ремонт обуви, слесарь, салон и др. 96,9 47.9
Утилиты Очистка и распределение питьевой воды 5,9 2,3
Утилиты Энергетическая / Электростанция 89,3 40,1
Склад / склад Хранилище 47,8 20,2
Склад / склад Распределительный центр 52,9 22.7
Склад / склад Неохлаждаемый склад 52,9 22,7
Склад / склад Холодильный склад 235,6 84,1

Для получения дополнительной информации об интенсивности использования энергии в Канаде см .:

Калькулятор

БТЕ

Калькулятор БТЕ переменного тока

Используйте этот калькулятор для оценки потребности в охлаждении типичной комнаты или дома, например, для определения мощности оконного кондиционера, необходимого для многоквартирного помещения или центрального кондиционера для всего дома.


Калькулятор БТЕ переменного тока общего назначения или отопления

Это калькулятор общего назначения, который помогает оценить количество БТЕ, необходимое для обогрева или охлаждения помещения. Желаемое изменение температуры - это необходимое повышение / понижение температуры наружного воздуха для достижения желаемой температуры в помещении. Например, в неотапливаемом доме в Бостоне зимой температура может достигать -5 ° F. Для достижения температуры 75 ° F требуется желаемое повышение температуры на 80 ° F. Этот калькулятор может делать только приблизительные оценки.

Что такое БТЕ?

Британская тепловая единица или BTU - это единица измерения энергии. Это примерно энергия, необходимая для нагрева одного фунта воды на 1 градус по Фаренгейту. 1 БТЕ = 1055 джоулей, 252 калории, 0,293 ватт-часа или энергия, выделяемая при сжигании одной спички. 1 ватт составляет примерно 3,412 БТЕ в час.

БТЕ часто используется в качестве ориентира для сравнения различных видов топлива. Несмотря на то, что они являются физическими товарами и измеряются соответствующим образом, например, по объему или баррелям, их можно преобразовать в БТЕ в зависимости от содержания энергии или тепла, присущего каждому количеству.БТЕ как единица измерения более полезна, чем физическая величина, из-за внутренней ценности топлива как источника энергии. Это позволяет сравнивать и противопоставлять множество различных товаров с внутренними энергетическими свойствами; например, один из самых популярных - это природный газ к нефти.

БТЕ также можно использовать с практической точки зрения как точку отсчета для количества тепла, которое выделяет прибор; чем выше рейтинг прибора в БТЕ, тем выше его теплопроизводительность. Что касается кондиционирования воздуха в домах, хотя кондиционеры предназначены для охлаждения домов, БТЕ на технической этикетке относятся к тому, сколько тепла кондиционер может удалить из окружающего воздуха.

Размер и высота потолка

Очевидно, что меньшая по площади комната или дом с меньшей длиной и шириной требуют меньшего количества БТЕ для охлаждения / обогрева. Однако объем является более точным измерением, чем площадь для определения использования БТЕ, потому что высота потолка учитывается в уравнении; каждый трехмерный кубический квадратный фут пространства потребует определенного количества использования БТЕ для охлаждения / нагрева соответственно. Чем меньше объем, тем меньше БТЕ требуется для охлаждения или нагрева.

Ниже приводится приблизительная оценка холодопроизводительности, которая потребуется системе охлаждения для эффективного охлаждения комнаты / дома, основанная только на площади помещения / дома в квадратных футах, предоставленной EnergyStar.губ.

Охлаждаемая площадь (квадратных футов) Необходимая мощность (БТЕ в час)
100 до 150 5000
150 до 250 6000
250–300 7000
300–350 8000
350–400 9000
400–450 10 000
450–550 12000
550–700 14000
от 700 до 1000 18000
от 1000 до 1200 21000
от 1200 до 1400 23000
от 1400 до 1500 24000
от 1500 до 2000 900
от 2000 до 2500 34000

Состояние изоляции

Термическая изоляция определяется как уменьшение теплопередачи между объектами, находящимися в тепловом контакте или в диапазоне радиационного воздействия.Важность изоляции заключается в ее способности снижать использование БТЕ за счет максимально возможного управления неэффективным ее расходом из-за энтропийной природы тепла - оно имеет тенденцию течь от более теплого к более прохладному, пока не исчезнет разница температур.

Как правило, новые дома имеют лучшую изоляционную способность, чем старые дома, благодаря технологическим достижениям, а также более строгим строительным нормам. Владельцы старых домов с устаревшей изоляцией, решившие модернизировать, не только улучшат способность дома к утеплению (что приведет к более дружественным счетам за коммунальные услуги и более теплым зимам), но также оценят ценность своих домов.

R-значение - это обычно используемая мера теплового сопротивления или способности теплопередачи от горячего к холодному через материалы и их сборку. Чем выше R-показатель определенного материала, тем более он устойчив к теплопередаче. Другими словами, при покупке утеплителя для дома продукты с более высоким R-значением лучше изолируют, хотя обычно они дороже.

Принимая решение о правильном вводе в калькулятор состояния изоляции, используйте обобщенные допущения.Бунгало на пляже, построенное в 1800-х годах без ремонта, вероятно, следует отнести к категории бедных. Трехлетний дом в недавно построенном поселке, скорее всего, заслуживает хорошей оценки. Окна обычно имеют более низкое тепловое сопротивление, чем стены. Следовательно, комната с большим количеством окон обычно означает плохую изоляцию. По возможности старайтесь устанавливать окна с двойным остеклением, чтобы улучшить изоляцию.

Требуемое повышение или понижение температуры

Чтобы найти желаемое изменение температуры для ввода в калькулятор, найдите разницу между неизменной наружной температурой и желаемой температурой.Как правило, температура от 70 до 80 ° F является комфортной температурой для большинства людей.

Например, дом в Атланте может захотеть определить использование БТЕ зимой. Зимой в Атланте обычно бывает около 45 ° F с шансом иногда достигать 30 ° F. Желаемая температура обитателей - 75 ° F. Следовательно, желаемое повышение температуры будет 75 ° F - 30 ° F = 45 ° F.

Дома в более суровых климатических условиях, очевидно, потребуют более радикальных изменений температуры, что приведет к увеличению использования БТЕ.Например, для обогрева дома зимой на Аляске или охлаждения дома летом в Хьюстоне потребуется больше БТЕ, чем для обогрева или охлаждения дома в Гонолулу, где температура обычно держится около 80 ° F круглый год.

Прочие факторы

Очевидно, что размер и пространство дома или комнаты, высота потолка и условия изоляции очень важны при определении количества БТЕ, необходимого для обогрева или охлаждения дома, но следует учитывать и другие факторы:

  • Количество проживающих в жилых помещениях.Тело человека рассеивает тепло в окружающую атмосферу, поэтому требуется больше БТЕ для охлаждения и меньше БТЕ для обогрева комнаты.
  • Постарайтесь разместить конденсатор кондиционера в самой тенистой стороне дома, обычно к северу или востоку от него. Чем больше конденсатор подвергается воздействию прямых солнечных лучей, тем тяжелее он должен работать из-за более высокой температуры окружающего воздуха, который потребляет больше БТЕ. Помещение его в более тенистое место не только повысит эффективность, но и продлит срок службы оборудования.Можно попробовать разместить вокруг конденсатора тенистые деревья, но имейте в виду, что конденсаторам также необходим хороший окружающий воздушный поток для лучшей эффективности. Убедитесь, что соседняя растительность не мешает конденсатору, блокируя поток воздуха в агрегат и блокируя его.
  • Размер конденсатора кондиционера. Единицы слишком большие, крутые дома слишком быстро. Следовательно, они не проходят запланированные циклы, которые были специально разработаны для работы вне завода. Это может сократить срок службы кондиционера.С другой стороны, если агрегат слишком мал, он будет работать слишком часто в течение дня, а также переутомляясь до истощения, потому что он не используется эффективно, как предполагалось.
  • Потолочные вентиляторы могут помочь снизить потребление БТЕ за счет улучшения циркуляции воздуха. Любой дом или комната могут стать жертвой мертвых зон или определенных участков с неправильной циркуляцией воздуха. Это может быть задний угол гостиной за диваном, ванная без вентиляции и большого окна или прачечная. Термостаты, помещенные в мертвые зоны, могут неточно регулировать температуру в доме.Работающие вентиляторы могут помочь равномерно распределить температуру по всей комнате или дому.
  • Цвет крыш может повлиять на использование БТЕ. Более темная поверхность поглощает больше лучистой энергии, чем более светлая. Даже грязно-белые крыши (с заметно более темными оттенками) по сравнению с более новыми, более чистыми поверхностями привели к заметным различиям.
  • Снижение КПД отопителя или кондиционера со временем. Как и у большинства бытовых приборов, эффективность обогревателя или кондиционера снижается по мере использования.Кондиционер нередко теряет 50% или более своей эффективности при работе с недостаточным количеством жидкого хладагента.
  • Форма дома. У длинного узкого дома больше стен, чем у квадратного дома такой же площади, что означает потерю тепла.

Как отопление повышает энергоэффективность домов в Новой Зеландии

Энергопотребление для обогрева и охлаждения в большинстве домов можно снизить за счет использования пассивных конструктивных особенностей, таких как правильная ориентация теплоизоляции и тепловой массы, а также включения эффективной пассивной вентиляции для поддержания качества воздуха в помещении.Однако даже при хорошем пассивном дизайне многим новозеландским домам потребуется какое-либо активное отопление хотя бы часть года.

Основные соображения

Ключевые проектные решения будут включать:

  • тип необходимого тепла (т.е. лучистое или конвективное) в каждой части дома, а также варианты обогрева помещения по помещению
  • тип источника тепла (тепловой насос, электричество, газ, твердое топливо или солнечная энергия)
  • расположение, количество и мощность отопительных агрегатов, включая использование центрального отопления или отопления отдельных помещений, а также переносных или стационарных обогревателей.(Если отопление требуется в течение длительного времени, стационарные обогреватели, такие как тепловые насосы и закрытые дровяные горелки, более рентабельны в эксплуатации, чем портативные обогреватели.)
  • Используемые системы управления, например, использовать ли термостаты и, если да, нужно ли используйте один термостат на весь дом или по одному на каждую комнату; Как правило, отопление должно регулироваться вручную или с помощью термостата, чтобы обеспечить подачу тепла только там и тогда, когда это необходимо.
  • Как тепло распределяется по зданию, например, посредством естественной конвекции или активной системы, такой как вентиляторы или воздуховоды для при необходимости убедитесь, что помещения обогреваются.

Обогрев помещения следует обсудить на раннем этапе планирования, чтобы дать возможность разместить источник (и) тепла в оптимальном месте в доме.

В целом, цель должна заключаться в том, чтобы жильцам здания было комфортно тепло, одновременно сводя к минимуму потребление энергии (в частности, использование энергии, вызывающей вредные выбросы). Другие важные соображения включают: риск пожара; шум; влияние на качество воздуха; стоимость установки и использования; и срок службы источника тепла.

Сколько требуется отопления?

Рекомендации Всемирной организации здравоохранения по жилищным условиям и охране здоровья, опубликованные в 2018 г. (при значительной поддержке жителей Новой Зеландии), предлагают 18 C в качестве минимальной безопасной температуры в помещении для защиты здоровья населения в целом в странах с умеренным или более холодным климатом.

Факторы, которые влияют на температуру воздуха в помещении (и температуру воздуха, воспринимаемую людьми), включают:

  • диапазон температур наружного воздуха
  • относительная влажность (как снаружи, так и внутри)
  • воздействие прямых солнечных лучей (которые согревают)
  • вентиляционный воздушный поток ( который охлаждает)
  • стратификация (т.е.е. теплый воздух, поднимающийся в помещении)
  • деятельность жильцов, возраст и личные предпочтения
  • сквозняки и утечка воздуха, как правило, в старых, менее герметичных домах.

Активная вентиляция может помочь уменьшить количество воздуха, которое необходимо нагреть, за счет притока теплого воздуха из других комнат и / или создания положительного давления, которое предотвращает попадание холодного воздуха в отапливаемое пространство.

В качестве приблизительного ориентира, старые неизолированные дома потребуют приблизительно 150 Вт / м 2 энергии для отопления, а дома, изолированные в соответствии с требованиями Строительного кодекса Новой Зеландии, потребуют около 120 Вт / м 2 .Например, для комнаты площадью 15 м 2 в неизолированном доме потребуется обогреватель мощностью 2250 Вт или 2,3 кВт (150 x 15 м 2 ); если помещение утеплено, потребуется обогреватель мощностью 1800 Вт или 1,8 кВт (120 х 15 м 2 ).

Стандарты здорового дома

Существуют особые требования к отоплению для сдаваемых в аренду домов в стандартах здоровых домов, которые вступили в силу 1 июля 2021 года. Жилая комната в сдаваемом в аренду доме должна иметь стационарное отопительное устройство, способное поддерживать минимальную температуру не менее 18 ° C в холодные зимние дни. .(Это требование не распространяется на сертифицированные дома с пассивным домом.)

В средних и больших домах обогреватель должен быть тепловым насосом, дровяной горелкой или аналогичным устройством. В небольших домах будет достаточно стационарного электрического обогревателя мощностью около 1,5 киловатт или больше. Здесь вы можете найти инструмент, который поможет вам рассчитать потребности в отоплении.

Неэффективные или неисправные устройства или устройства с очень высокими эксплуатационными расходами не будут соответствовать требованиям. Неиспользуемые газовые обогреватели, открытый огонь и несколько небольших электрических обогревателей не соответствуют стандарту.

Стандарты здоровых домов вступили в силу для частной арендуемой собственности и пансионатов 1 июля 2021 года. Владельцы сдаваемых в аренду домов должны обеспечить соответствие своей собственности требованиям HHS в течение 90 дней с момента начала аренды или продления срока аренды после 1 июля 2021 года. Правила распространяются на пансионаты немедленно. Стандарты распространяются на все арендуемые дома с 1 июля 2024 года.

Имейте в виду, что некоторые стандарты превышают минимальные требования Строительного кодекса, поэтому построенный или недавно отремонтированный дом, который просто соответствует требованиям Кодекса, может не нуждаться в обновлении, прежде чем его можно будет сдать в аренду.

Государственные субсидии на отопление

Государственное финансирование, которое покрывает до 80% затрат на эффективное отопление помещений (до 3000 долларов США, включая налог на товары и услуги для эффективной дровяной горелки, пеллетной горелки или теплового насоса), доступно для домовладельцев с низкими доходами. Требования для участия:

  • Дом (и) должен быть собственником дома, в котором он живет, и он должен быть построен до 2008 года.
  • В доме должна быть установлена ​​изоляция потолка и пола в соответствии со стандартом EECA (где это практически возможно).Есть финансирование и на изоляцию.
  • Домовладелец должен иметь карточку общественных услуг или проживать в районе, определенном как малообеспеченный.

Более подробная информация доступна на сайте EECA.

Дополнительная информация

Обновлено: 5 июля 2021 г.

Роль характеристик здания, социально-демографических переменных, психологических факторов и поведения в семье

% PDF-1.7 % 1 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > / MediaBox [0 0 595.276001 793.700989] / Родитель 17 0 R / StructParents 16 / Аннотации [18 0 R 19 0 R 20 0 R 21 0 R 22 0 R 23 0 R 24 0 R 25 0 R 26 0 R 27 0 R 28 0 R 29 0 R 30 0 R 31 0 R 32 0 R 33 0 R 34 0 R 35 0 R 36 0 R] / CropBox [0 0 595.276001 793.700989] / Вкладки / S >> эндобдж 6 0 obj > ручей application / pdf10.1016 / j.rser.2019.109542

  • Elsevier Ltd
  • Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики, 119 (2020) 109542. doi: 10.1016 / j.rser.2019.109542
  • Дерево решений
  • Расход бытового газа
  • Поведение
  • Жилые дома
  • Социально-демографические данные
  • Характеристики здания
  • Психологические переменные
  • Метод дерева решений для объяснения потребления газа в домах: роль характеристик здания, социально-демографические переменные, психологические факторы и поведение домохозяйства
  • Малыхе Намазхан
  • Каспер Альберс
  • Линда Стег
  • journal Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики © 2019 Авторы.Опубликовано Elsevier Ltd.1364-03211191 марта 20202020-03-0110954210954210.1016 / j.rser.2019.109542 https://doi.org/10.1016/j.rser.2019.1095422010-04-23true10.1016/j.rser.2019.109542
  • elsevier. com
  • sciencedirect.
  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *