Расход природного газа в быту
В расчете объемов потребляемого газа нуждаются владельцы всех квартир и домов, многие предприятия. Данные по потребности в топливных ресурсах включают в проекты индивидуальных домов и их частей. Чтобы платить по действительным цифрам, используют газовые счетчики.
Уровень потребления зависит от оборудования, теплоизоляции здания, времени года. В квартирах без централизованного отопления и горячего водоснабжения нагрузка уходит на водонагревательный бойлер. Прибор потребляет до 3—8 раз больше газа, чем плита.
Газовые водонагреватели (бойлеры, котлы) бывают настенными и напольными: применяют их одновременно и для отопления, и для нагрева воды, а менее функциональные модели в основном только для подогрева
Максимальный расход плитой зависит от количества конфорок и мощности каждой из них:
- пониженная — менее 0,6 кВт;
- обычная — около 1,7 кВт;
- повышенная — более 2,6 кВт.
По другой классификации, низкая мощность у горелок соответствует 0,21—1,05 кВт, нормальная — 1,05—2,09, повышенная — 2,09—3,14, а высокая — более 3,14 кВт.
Обычная современная плита использует по меньшей мере 40 литров газа в час во включенном состоянии. Обычно плита расходует около 4 м³ в месяц на 1 жильца, и примерно такую же цифру потребитель увидит, если пользуется счетчиком. Сжатого газа в баллонах в плане объема требуется намного меньше. Семье из 3 человек емкости на 50 литров хватит примерно на 3 месяца.
В квартире с плитой на 4 конфорки и без водонагревателя можно поставить счетчик маркировки G1,6. Прибор с типоразмером G2,5 используют, если есть также бойлер. Для измерения расхода газа устанавливают и большие газомеры, на G4, G6, G10 и G16. Счетчик с параметром G4 справится с расчетом потребления газа 2 плитами.
Водонагреватели бывают 1- и 2-контурными. Для котла на 2 ветки и мощной газовой плиты есть смысл ставить 2 счетчика. Одна из причин состоит в том, что бытовые газомеры плохо справляются с большой разницей между мощностью оборудования. Слабая плита на минимальных оборотах использует во много раз меньше топлива, чем водонагреватель на максимуме.
У классической плиты есть 1 крупная конфорка, 2 средние и 1 маленькая, использование самой большой — экономически наиболее выгодно
Абоненты без счетчиков платят за объем, исходя из потребления на 1 жителя, умноженного на их количество, и расхода на 1 м², умноженного на отапливаемую площадь. Нормативы действуют круглый год — в них заложили усредненный показатель на разные периоды.
Норма на 1 человека:
- Расход газа на приготовление пищи и нагрев воды с помощью плиты при наличии централизованного горячего водоснабжения (ГВС) и центрального отопления — около 10 м³/месяц на человека.
- Применение одной только плиты без бойлера, централизованного ГВС и отопления — примерно 11 м³/месяц на человека.
- Использование плиты и водонагревателя без централизованного отопления и ГВС — около 23 м³/месяц на человека.
- Нагрев воды водонагревателем — около 13 м³/месяц на человека.
В разных регионах точные параметры расхода не совпадают. Индивидуальное отопление с помощью водонагревателя обходится примерно в 7 м³/м² для отапливаемых жилых помещений и около 26 м³/м² для технических.
На извещении от предприятия по установке счетчиков можно увидеть, насколько разнятся показатели потребления с газомером и без него
Зависимость в потреблении газа указали в СНиП 2.04.08-87. Пропорции и показатели там другие:
- плита, центральное ГВС — 660 тыс. ккал на человека в год;
- есть плита, нет ГВС — 1100 тыс. ккал на человека в год;
- есть плита, водонагреватель и нет ГВС — 1900 тыс. ккал на человека в год.
На потребление по нормативам влияет площадь, количество жильцов, уровень благоустроенности бытовыми коммуникациями, наличие скота и его поголовье.
Параметры дифференцируют исходя из года постройки (до 1985 и после), привлечения энергосберегающих мероприятий, в том числе утепления фасадов и других наружных стен.
Подробнее о нормах потребления газа на одного человека можно прочесть в этом материале.
Классификация
Счетчики газа можно разделить на категории по различным принципам:
- Бытовые (максимальная пропускная способность до 10 м³/час.) используются при малых потреблениях газа. В основном это мембранные модели. Для информации. Патент на мембранные счетчики был выдан в Англии в 1844 году.
- Коммунально-бытовые (максимальная пропускная способность от 10 до 40 м³/час.). Используются для учёта потребления предприятиями с оборудованием работающем на малом потреблении газа. Как правило, это мембранные, ротационные, ультразвуковые, струйные модели.
- Промышленные (максимальная пропускная способность свыше 40 м³/час). Используются для учёта больших расходов газа — в крупных газовых котельных, на газораспределительных сетях и т.д. Это могут быть ротационные, турбинные, вихревые, ультразвуковые, струйные модификации.
По принципу действия
Приборы учета, работа которых основана на гидродинамических методах: роторные (ротационные), турбинные, вихревые, мембранные.
Роторный газовый счетчик — это устройство, ротор которого вращается проходящим потоком газа. Роторный счетчик рекомендован при потреблении небольших объемов – не более 200 куб. м. газа в час.
Турбинная модификация — это механизм, оснащенный электронной системой, регистрирующий потребление, и одновременно наблюдающий за газовым комплексом в целом. При возникновении нештатных ситуаций, прибор сигнализирует об этом. Турбинный газовый счетчик идеальный вариант для промышленных предприятий и газопроводов.
Газовый счетчик мембранного типа — это механический прибор, обладающий высокой точностью и надежностью. Он рассчитан на малое потребление с низким давлением (около 10 кубометров в час).Мембранные модели рекомендованы для применении в быту. В настоящее время, в коммунальном хозяйстве, мембранные варианты не имеют альтернативы.
Вихревые расходомеры являются наиболее сложными, зато самыми точными счетчиками.Вихревые рассчитаны на прохождение большого количества газа. Как правило, они рекомендованы для предприятий, работающих на промышленном использовании газа.
-
Косвенные методы измерения
Эти методы предусматривают вычисление, к примеру, скорости потока вещества через заданную площадь сечения. Для получения максимально точных результатов необходимо выровнять скорость движения газа.
Измерение расхода газа по перепаду давлений
Один из самых распространенных и изученных методов расхода газа, основанный на использовании сужающего устройства, имеет несколько преимуществ, включая простоту механизма преобразователя расхода, действие которого направлено на измерение перепада давления вещества, протекающего через местное сужение в газовом трубопроводе. Для проведения расчетов не потребуются расходомерные стенды.
Несмотря на наличие полной научно-технической базы, этот метод измерения имеет несколько существенных недостатков – небольшой диапазон измерения, который даже с учетом многопредельных датчиков давления, не превышает значение 1:10.
Стандартные сужающиеся устройства производят по специальной технологии, с высокими требованиями к шероховатости. Допускается их использование исключительно на гладких трубопроводах
Гидравлические сопротивления в газовых трубопроводах повышают чувствительность к графику изменения усредненных скоростей по глубине или ширине потока на входе в диафрагму. Длина прямых участков перед сужающими устройствами должна составлять не менее 10 диаметров Ду сооружения из труб.
Скоростной метод определения расходов
Для этого метода используются преобразователи турбинного типа. Эти приборы имеют несколько преимуществ, включая небольшие габариты и вес, доступную цену в своей категории.
У этих устройств отсутствует чувствительность к пневматическим ударам. Интервал значений измерения расхода составляет до 1:30, что существенно превышает аналогичный показатель для сужающих устройств.
ТПР преобразователь расхода турбинный может использоваться в среде, при температуре от минус 200 до +200 °С, если устройство установлено для неагрессивных и однофазных криогенных жидкостей. Для агрессивных жидкостей показатель составит от минус 60 до +50 °С
К недостаткам можно отнести чувствительность, хоть и незначительную, к искажениям потока на входе и выходе прибора, отклонение результатов измерений пульсирующих потоков газа. На небольших расходах, в диапазоне от 8 до 10 м3/ч, расходомеры неработоспособны.
Ультразвуковой метод измерения
Популярность акустических расходомеров, с помощью которых измеряется количество газа, в особенности в коммерческом учете, возросла с развитием микроэлектроники. В акустических расходомерах отсутствуют подвижные части, а также детали, выступающие в поток, что существенно повышает их надежность.
Измерение производится в широком интервале значений благодаря способности устройства продолжительное время работать от встроенного источника питания. Отечественные приборы не отвечают всем необходимым требованиям, так как во избежание влияния искажений потока газа на результаты расчетов необходимо использовать исключительно многолучевые ультразвуковые расходомеры.
Ультразвуковая разновидность приборов
Счетчики эти универсальны, с их помощью измеряют не только расход воды, но и подсчитывают объем газа, пара. Они так же, как и электромеханические приборы, не могут функционировать без электропитания, поскольку у них есть электронное счетное устройство, которое без этого просто неработоспособно.
Измерения происходит путем воздействия ультразвуковых колебаний на поток воды. Акустический эффект, полученный в результате, анализирует датчик, а затем показания появляются на дисплее.
Монтируют их как на поверхности водопроводной трубы, так и непосредственно в ней. Если установка выполнена первым способом, прибор можно быстро переместить в другое место для осуществления калибровки других счетчиков или временного контроля. Как правило, такие устройства применяют в промышленности.
Кроме стационарных ультразвуковых счетчиков, существуют и портативные приборы. В их конструкции присутствуют два датчика, работающие и как передатчики и как приемники
В конструкции таких расходомеров воды отсутствуют детали, которые могут сломаться, поэтому они практически не приходят в негодность. В последних моделях таких видов счетчиков воды, как ультразвуковые, удачно сочетаются хорошие метрологические качества, точность и соответствующая стоимость.
Они укомплектованы литиевыми батареями, сохраняющими свои рабочие характеристики более 5 лет. Также в них предусмотрена автоматическая регулировка через определенные временные промежутки, что поднимает точность измерения на более высокий уровень.
Счетчики электрической энергии
Электрический счетчик измеряет расход электроэнергии переменного или постоянного тока. Расход измеряется в киловатт-часах (кВт/ч) или ампер-часах (А/ч). Различаются они по максимальной и рабочей пропускной мощности.
Счетчики электроэнергии делятся по:
типу измеряемых величин:
однофазные (измерение переменного тока 220 В, 50 Гц),
трехфазные (380 В, 50 Гц);
типу подключения:
приборы прямого включения в силовую цепь,
приборы трансформаторного включения, подключаемые к силовой цепи через специальные измерительные трансформаторы;
типу конструкции:
индукционные (электромеханические электросчетчики),
индукционные (механические),
электронные (статические электросчетчики),
гибридные счётчики электроэнергии.
Если упростить классификацию электросчетчиков, можно выделить две большие группы: индукционные (механические) и электронные.
Индукционный – привычный счетчик с вращающимся диском, надежный, но не очень точный. Электронный – с дисплеем и хранением данных в памяти, точный, но дорогой.
Индукционный счетчик электроэнергии
Кроме этого счетчики могут быть:
Однотарифные и многотарифные, где тариф зависит от времени суток.
Автоматические счетчики – сами передают показания.
Счетчики для измерения потребляемого топлива
Счетчик измеряет количество газа при разных кондициях температуры и давления и с наличием специальной техники приводит полученный результат к показателю, который будет при стандартных условиях (СУ) — +20 °C и 101 кПа.
Объем топлива для СУ определяют формулой Vс = V×(p×Tс/pс×T×K), где
- V — объем газа;
- p — плотность;
- T — термодинамическая температура;
- K — коэффициент сжимаемости топлива.
Величины с буквой «с» — показатели для стандартных условий, без — для рабочих.
В быту используют мембранные, ротационные и ультразвуковые счетчики, на крупных предприятиях — турбинные и вихревые — это самые востребованные типы газомеров. На заводах газовой промышленности объем определяют в основном на переменных изменениях давления в сужениях, часто между 2 фланцевыми соединениями в непосредственной близости. Счетчики отличаются рабочими особенностями.
Мембранные расходомеры выдают минимальную погрешность в расчетах и потребляют мало электроэнергии. Устройства дают показания в широком диапазоне, но с невысоким предельным давлением — до 0,5 бар. В быту счетчик показывает себя наилучшим образом, так как межповерочный интервал доходит до 10 лет при высокой надежности устройства. Конструкция плохо реагирует на механическое загрязнение газа и в целом весьма громоздкая.
Ротационные, или же роторные, модели не зависят от электросети, годятся для небольших промышленных объектов, но они менее удобные. При маленькой площади на установку и высокой точности в условиях резких перепадов давления они шумят и чаще выходят из строя. «Боятся» пневмоударов и загрязнения.
Ультразвуковые счетчики имеют маленький размер, значительно разнятся по сложности строения. Акустические газомеры ценят за надежность и легкость в установке. Некоторые устройства содержат энергонезависимую память. Счетчики на типоразмеры G1,6 и G2,5 стоят сравнительно дорого.
Турбинные устройства используют для измерения количества бытовых и агрессивных газов, многокомпонентных составов. Счетчики получили распространение на магистральных газопроводах, химических заводах. Турбинные устройства фиксируют большие количества газа при давлении до 10 МПа, значительно различаются по размерам и рабочему Ду. Это универсальные приборы для измерения расхода природного газа в промышленности.
Вихревые измеряют объем природного или инертных газов. По диапазону измерений имеют преимущество над остальными моделями. Улавливают малейшие движения в газовой смеси и определяют большие количества газа на диаметр. Эффективность вихревого расходомера прямо пропорционально зависит от скорости потока топлива.
Методы измерения, используемые в газовых расходомерах
Расход топлива рассчитывают прямым и косвенным методами.
В случае с прямым газ наполняет измерительные камеры и выходит из них. Прошедший объем коррелирует с циклами наполнения-опорожнения. По описанному принципу работает подсчет в мембранном, ротационном и барабанном счетчиках.
Газомеры с косвенным методом измерения работают с показателями скорости и известной площади сечения. Способ подсчета бывает механическим или другим, связанным с особенностями счетчика. В механике используют турбинки, крыльчатки, балансирующие элементы.
У косвенного способа подсчета есть и другие методики:
- детектирование вихрей;
- измерение разницы давления на сужающем приборе;
- расчет переноса тепла от нагретого тела;
- измерение скоростного напора;
- подсчет на основе движения ультразвука.
Корректность косвенных методик зависит от соответствия скорости по направлению и сечению. Помогают средства подготовки потока: турбулизаторы, конденсаторы и струевыпрямители. Устройства идут отдельно или как элементы счетчиков.
Разницу скорости по сечению приборы могут определять одновременно с быстротой движения газа и таким образом — снижать погрешность. Последняя часто возникает из-за застоя топлива у стенок. Подробнее о прямом и косвенном методах определения расхода газа читайте далее.
Как определяют давление газа?
Давление измеряют прямым способом при помощи манометров или сложением значений атмосферного (Pб) и избыточного давления (Pи). Pб измеряют в месте расположения преобразователя Pи, если последний находится в замкнутом пространстве и в нем есть наддув или разрежение.
Отверстие отбора давления для вертикальных и горизонтальных труб размещают радиально. На поперечном трубопроводе его располагают в верхней половине сечения.
В расходомерах без указанного отверстия отбор проводят перед счетчиком, на расстоянии от 1 до 3 диаметров трубопровода, с точкой отсчета от входного фланца газомера.
Зондовое устройство ДРГ МЗ Л
Зондовый датчик проводит линейное изменение газа или пара в электрический ток. При этом применяется способ «площадь-скорость». Расходомер устанавливается в газопроводах с диаметром 100-1000 мм.
Основная особенность датчика ДРГ.МЗЛ – это наличие лубрикатора. Благодаря этому не нужно перекрывать подачу газа или пара, чтобы выполнить обслуживающие работы.
При использовании датчиков важно учитывать химический состав расходных материалов, которые замеряет устройство. Модель ДРГ.М относятся к универсальным приборам
Назначение
Устройство используется для фиксации расхода всех разновидностей газа в конструкции прибора учета СВГ.МЗ(Л). Также датчик позволяет контролировать количество водяного пара в конструкции счетчика СВП.З(Л). Прибор широко используется и в других системах, где наибольшая частота не превышает 250 Гц.
Модификации
Существует 2 разновидности зондового датчика ДРГ.МЗ(Л):
- ДРГ.МЗ – устанавливается на оси трубопровода (слева на картинке ниже);
- ДРГ.МЗЛ – оборудован лубрикатором, благодаря чему удается осуществлять уход за оборудованием без отключения счетчика (справа на картинке ниже).
Измеряемая среда
Избыточное давление газа составляет от 0 до 1,6 МПа. В обычных условиях плотность не должна быть меньше 0,6 кг/м3. Количество механических частиц – не больше 50 мг/м3. Температура измеряемой среды должна быть в районе от -4 ºC до +25ºС. Датчик может производится и в высокотемпературном диапазоне, который достигает +300 ºС.
Свойства
Датчик преобразовывает расход газа в последовательный электрический ток в газопроводах, диаметр которых составляет от 100 до 1000 мм. Оптимальная частота импульсов – 0-250 Гц. Токовый сигнал при этом составляет 4-20 мА.
Требования к использованию
Устройство разрешается монтировать как в помещении, так и на открытом воздухе (но обязательно требуется обеспечить защиту от осадков). В месте эксплуатации температура должна находиться в пределах от -40°С до +50 °С. Оптимальная влажность воздуха не должна превышать 95 %.
Технические характеристики
Мощность, которая требуется датчику для работы, обычно не превышает 0,5 Вт. Линия связи, которая соединяет расходомер и счетчик, в длине составляет не больше 500 м.
Оптимальный диаметр газопровода находится в диапазоне от 100 до 1000 мм. Для устройств с типоразмером от 100 до 200 мм условное давление составляет от 6,3 до 16,0 МПа. Для остальных разновидностей показатель колеблется в пределах от 0,0 до 4,0 МПа.
Расходомеры в первую очередь нужны для подсчета количества топлива с целью дальнейшей экономии расхода газа
Поэтому, при проектировании системы газификации в частном доме, дачи или промышленных объектов необходимо уделять особое внимание к выбору данной продукции. Ведь заложенная норма расхода газа, как правило, выше фактического потребления
Мне нравится1Не нравится
Расчет газа на отопление, ГВС, плиту
Необходимое количество топлива для обогрева помещений узнают по квадратуре или кубатуре помещения. В случае с комнатами 3-метровой высоты и меньше достаточно определить площадь. На 1 кв. метр таких помещений в среднем понадобится 100 Вт.
В южных районах страны удельных параметр на 1 м² снижают до 80 Вт, в условиях крайнего севера — повышают до 200 Вт на м². Водонагреватель подбирают с запасом выше максимальной нагрузки.
При объемном методе подсчета на кубометр отводят от 30 до 40 Вт, с уменьшением числа для южных областей. Все методики хорошо работают зимой, но показатели на 1 м² снижают по мере того, как разница внешней температуры и комнатной опускается с 40 градусов до 10.
Потребность в обогреве комнаты того или иного размера определяют перед установкой бойлера или системы «теплый водяной пол», которая тоже может работать от газового котла
Максимальный расход газа котлом рассчитывают по формуле V = Q/(q×КПД/100), где:
- V — объем топлива, м³;
- Q — мощность отопительной системы и теплопотери, кВт;
- q — низшая удельная калорийность топлива, кВт/м³ (в среднем 9,2);
- КПД — коэффициент полезного действия газового котла, обычно 96%.
По этой же, но модифицированной формуле можно рассчитать максимальное потребление плитой, в том числе за единицу времени.
При замере расхода сжиженного газа (СУГ), вместо низшей удельной калорийности подставляют удельную теплоту сжигания. Она отличается для разных смесей, а для пропан-бутановой равняется 46 МДж на кг. КПД газового котла при использовании СУГ снижается с 96 до 88%.
Количество топлива для индивидуального ГВС определяют по нуждам на 1 человека. Информация есть в документации по потреблению воды, но расчет можно произвести самостоятельно. Для семьи из 4 человек хватает 1 нагревания 80 литров в сутки, от +10 до +75 °C.
Нужную мощность определяют формулой Q = c×m×Δt, в которой:
- Q — собственно, необходимая мощность, в кВт;
- c — теплоемкость воды, 4 183 кДж/кг×°C;
- m — расход воды, кг;
- Δt — разница начальной и конечной температур, обычно 65 °C.
Экономят на топливе за счет системных и внешних способов. Выгоду дают конденсационные плиты, бойлеры косвенного нагрева с таймером. Поможет автоматизация с изменением температуры в помещении с комфортной для человека до +10…+15 °C на время отсутствия. Внешние варианты экономии включают теплоизоляцию дома и полы с обогревом.
На каждом квадратном метре наружной стены можно сэкономить до 80 % газа, а всего через стены уходит примерно 15 % тепла — в 4 раза больше, чем через крышу частного дома
Сберечь газ при использовании плиты можно такими методами:
- «не выпускать» пламя из-под дна емкостей;
- закрывать чайники и кастрюли крышками;
- для закипания использовать только максимальный огонь;
- греть еду большими порциями.
Расход газа определяют также перед кровельными работами, в горелках для наплавления. 50-литрового баллона со смесью пропана-воздуха хватит на 10,8 часов, потому что расход составит примерно 2 кг/час. На 1 м² покрытия потребуется 0,2 кг весной — осенью и 0,3—0,4 кг зимой.
Также предлагаем прочесть другие наши статьи, где мы подробно рассказали о том, как правильно рассчитать расход газа на отопление дома:
- Расход газа напольным котлом.
- Расчет расхода газа на отопление дома.
Выбрать и купить узел учета газа или комплекс учета газа (комплекс измерения количества газа), а также счетчики газа различных модификаций производства ведущих заводов-изготовителей можно здесь >>
Литература:
- Золотаревский С. А. О применимости вихревого метода измерения для коммерческого учета газа / С. А. Золотаревский // Энергоанализ и энергоэффективность. — 2006. — №1.
- Измерение расхода: руководство по выбору расходомера // Endress + Hauser. CP 001D/06/ru/04.04, 2004.
- Расходомер-счетчик РС-СПА. ТУ 4213-009-17858566-01. Протокол испытаний / ГАЗТУРБавтоматика. — М., 2002.
- Золотаревский С. А. Современные промышленные узлы коммерческого учета газа. Краткая история и ближайшие перспективы / С. А. Золотаревский, А. С. Осипов // Энергоанализ и энергоэффективность. — 2005. — № 4-5.
- Золотаревский С. А. К вопросу о выборе узлов коммерческого учета газа / С. А. Золотаревский, А. С. Осипов // Газ России. — 2006. — № 1.
- Иванушкин И. Ю. Приборы учета — всеми ли можно пользоваться? / И. Ю. Иванушкин // Реформа ЖКХ. — 2009. — № 11-12.
- Рациональное использование газа в сельском хозяйстве и коммунально-бытовом секторе: справочное пособие. — СПб.: Недра, 1997.
Ультразвуковые расходомеры к содержанию
Принцип действия ультразвуковых расходомеров основан на измерении величины ультразвуковых колебаний, которые распространяются в потоке измеряемого вещества.
Приборы для измерения количества вещества называются расходометрическими счётчиками. Если это вода — влагомеры, если измеряется расход газа — газоанализаторы. Они измеряют массу вещества протекающего по трубопроводу. По способу измерения они разделяются на:
- 1.скоростные счётчики, принцип действия которых основан на суммировании числа оборотов помещённого в поток жидкости вращающегося элемента.
- 2.объёмные счетчики, принцип действия которых основан на суммировании объёмов вещества, вытесненного из измерительной камеры прибора.
Наибольшее распространение получили скоростные счётчики.
Счётчики количества газа бывают различных видов:
- 1.ротационные счётчики, принцип действия которых основан на измерении числа оборотов лопастей внутри прибора, которое соответствует измеряемому объёму газа.
- 2.клапанные счётчики, принцип действия которых основан на перемещении подвижной перегородки под действием разности давлений газа до и после счётчика и счета количества этих перемещений , которое соответствует измеряемому объёму газа.
- 3.барабанные счётчики, принцип действия которых основан на измерении числа оборотов барабана , вращающегося под действием разности давлений газа до и после счётчика. Они применяются для точных измерений количеств газа.
Мембранный расходомер
Это одни из наиболее простых приборов измерения расхода. Принцип их работы основан на перемещении мембран измерительных камер по мере поступления в них газа. Впуск и выпуск газа вызывает движение стенок камер, что в свою очередь приводит в движение счетный механизм. Число сокращений и расширений камер при этом пропорционально объему проходящего через прибор газа.
Данные приборы обладают широким диапазоном и относительно недороги, однако из-за невысокой точности, неустойчивости к повышенному давлению и невозможности измерения больших расходов, они являются практически неприменимыми в промышленной сфере.
