La financiación de la temporada de calefacción constituye una parte importante del presupuesto destinado al mantenimiento de la vivienda. Conocer el precio y el consumo medio de gas para calentar una casa 150 m.2, puede determinar con bastante precisión el costo de calentar las instalaciones. Estos cálculos son fáciles de realizar por su cuenta sin tener que pagar los servicios de ingenieros de calefacción.
Aprenderá todo sobre los estándares de consumo de gas y los métodos para calcular el consumo de combustible azul en el artículo que hemos presentado. Le diremos cuánta energía se requiere para compensar las pérdidas de calor de la casa durante la temporada de calefacción. Permítanos mostrarle qué fórmulas deben usarse en los cálculos.
El contenido del artículo:
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Calefacción de casas de campo
- Cálculo de la cantidad de calor a compensar
- Maneras de minimizar la pérdida de calor
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Cálculo del volumen de gas requerido.
- Regla de selección de caldera
- Fórmula de liberación de calor
- Ejemplo de cálculo de consumo de gas
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
Calefacción de casas de campo
Al calcular el consumo de gas que se requiere para calentar una casa, la tarea más difícil será cálculo de la pérdida de calor, que debe compensar completamente el sistema de calefacción durante el funcionamiento.
El complejo de pérdidas de calor depende del clima, las características estructurales del edificio, los materiales utilizados y los parámetros del sistema de ventilación.
Cálculo de la cantidad de calor a compensar
El sistema de calefacción de cualquier edificio debe compensar su pérdida de calor. Q (W) durante el período frío. Ocurren por dos razones:
- intercambio de calor a través del perímetro de la casa;
- Pérdida de calor debido a la entrada de aire frío a través del sistema de ventilación.
Formalmente, pérdida de calor a través de la pared y el techo. QTP se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
QTP = S * dT / R,
dónde:
- S - superficie (m2);
- dT - diferencia de temperatura entre el aire interior y exterior (° С);
- R - indicador de resistencia a la transferencia de calor de materiales (m2 * ° С / W).
Este último indicador (también llamado "coeficiente de resistencia térmica") se puede tomar de las tablas adjuntas a los materiales o productos de construcción.
La tasa de pérdida de calor en el hogar depende significativamente del tipo de ventana de doble acristalamiento. El alto precio de las ventanas aisladas se justificará por el ahorro de combustible.
Ejemplo. Deje que la pared exterior de la habitación tenga un área de 12 m2, de los cuales 2 m2 ocupa la ventana.
Los indicadores de resistencia a la transferencia de calor son los siguientes:
- Bloques de hormigón celular D400: R = 3.5.
- Unidad de ventana de doble acristalamiento con argón “4M1 - 16Ar - 4M1 - 16Ar - 4I”: R = 0.75.
En este caso, a temperatura ambiente “+ 22 ° С” y temperatura de la calle - “–30 ° С”, la pérdida de calor de la pared exterior de la habitación será:
- QTP (pared) = 10 * (22 - (- 30)) / 3.5 = 149 W:
- QTP (ventana) = 2 * (22 - (- 30)) / 0,75 = 139 W:
- QTP = QTP (pared) + QTP (ventana) = 288 W.
Este cálculo da el resultado correcto, siempre que no haya intercambio de aire incontrolado (infiltración).
Puede ocurrir en los siguientes casos:
- La presencia de defectos estructurales, como un ajuste flojo de los marcos de las ventanas a las paredes o delaminación del material aislante. Necesitan ser eliminados.
- Envejecimiento de un edificio, lo que resulta en astillas, grietas o huecos en la mampostería. En este caso, es necesario ingresar factores de corrección en el indicador de la resistencia a la transferencia de calor de los materiales.
De la misma manera, es necesario determinar la pérdida de calor a través del techo si el objeto está ubicado en el piso superior. A través del piso, cualquier pérdida significativa de energía ocurre solo en el caso de un sótano ventilado y sin calefacción, como un garaje. En el suelo, el calor prácticamente no desaparece.
Para calcular la resistencia a la transferencia de calor de materiales multicapa, es necesario resumir los indicadores de las capas individuales. Por lo general, solo se toman para los cálculos los materiales más no conductores térmicos.
Considere la segunda razón de la pérdida de calor: la ventilación del edificio. Consumo de energía para calentar el aire de suministro (Qv) se puede calcular mediante la fórmula:
Qv = L * q * c * dT, dónde:
- L - consumo de aire (m3 / h);
- q - densidad del aire (kg / m3);
- C - capacidad calorífica específica del aire entrante (kJ / kg * ° С);
- dT - diferencia de temperatura entre el aire interior y exterior (° С).
Capacidad calorífica específica del aire en el rango de temperatura que nos interesa [–50.. +30 ° С] es igual a 1.01 kJ / kg * ° С o en términos de la dimensión que necesitamos: 0.28 W * h / kg * ° С. La densidad del aire depende de la temperatura y la presión, pero para los cálculos, puede tomar un valor de 1,3 kg / m3.
Ejemplo. Para una habitación de 12 m2 con la misma diferencia de temperatura que en el ejemplo anterior, la pérdida de calor por el funcionamiento de la ventilación será:
Qv = (12 * 3) * 1,3 * 0,28 * (22 - (- 30)) = 681 W.
Los diseñadores toman el flujo de aire de acuerdo con SNiP 41-01-2003 (en nuestro ejemplo, 3 m3 / ha 1 m2 área de la sala de estar), pero este valor puede ser reducido significativamente por el propietario del edificio.
En total, la pérdida total de calor de la habitación modelo es:
Q = QTP + Qv = 969 W.
Para calcular la pérdida de calor por día, semana o mes, necesita conocer la temperatura promedio para estos períodos.
De las fórmulas anteriores se puede ver que el cálculo del volumen de gas consumido tanto por un período corto de tiempo como y para toda la temporada de frío, es necesario realizarla teniendo en cuenta el clima de la zona donde se calienta un objeto. Por lo tanto, es posible utilizar soluciones estándar bien probadas solo para condiciones ambientales similares.
Para determinar parámetros climáticos similares, puede utilizar mapas de temperaturas medias mensuales en invierno. Se pueden encontrar fácilmente en Internet.
Con la compleja geometría de la casa y la variedad de materiales utilizados en su construcción y aislamiento, puede utilizar los servicios de especialistas para calcular la cantidad de calor requerida.
Maneras de minimizar la pérdida de calor
El costo de calentar una casa es una parte significativa del costo de su mantenimiento. Por tanto, es razonable realizar algunos tipos de trabajos encaminados a reducir la pérdida de calor mediante aislamiento de techo, las paredes de la casa, aislamiento del piso y diseños relacionados.
Solicitud esquemas de aislamiento exterior y desde el interior de la casa puede reducir significativamente este indicador. Esto es especialmente cierto para los edificios antiguos con mucho desgaste de paredes y techos. Las mismas placas de poliestireno expandido permiten no solo reducir o eliminar completamente la congelación, sino también minimizar la infiltración de aire a través del recubrimiento protegido.
También se pueden lograr ahorros significativos si las áreas de verano de la casa, como las terrazas o el piso del ático, no están conectadas a la calefacción. En este caso, habrá una reducción significativa en el perímetro de la parte climatizada de la casa.
Usar el piso del ático solo en verano ahorra significativamente el costo de calentar la casa en invierno. Sin embargo, en este caso, el techo del piso superior debe estar bien aislado.
Si sigue estrictamente los estándares de ventilación de las instalaciones, que se prescriben en SNiP 41-01-2003, la pérdida de calor del intercambio de aire será mayor que la congelación de las paredes y el techo del edificio. Estas reglas son vinculantes para los diseñadores y cualquier entidad legal si las instalaciones se utilizan para la producción o prestación de servicios. Sin embargo, los inquilinos de la casa pueden, a su discreción, reducir los valores indicados en el documento.
Además, se pueden utilizar intercambiadores de calor para calentar el aire frío procedente de la calle, en lugar de electrodomésticos que consuman electricidad o gas. Por lo tanto, un recuperador de placas ordinario puede ahorrar más de la mitad de la energía y un dispositivo más complejo con un portador de calor, aproximadamente el 75%.
Cálculo del volumen de gas requerido.
El gas combustible debe compensar la pérdida de calor. Para ello, además de la pérdida de calor de la casa, es necesario conocer la cantidad de energía liberada durante la combustión, que depende de la eficiencia de la caldera y del poder calorífico de la mezcla.
Regla de selección de caldera
La elección del calentador debe realizarse teniendo en cuenta la pérdida de calor en el hogar. Debería ser suficiente para el período en el que se alcanza la temperatura mínima anual. En el pasaporte del piso o caldera de gas de pared esto es responsabilidad del parámetro "potencia térmica nominal", que se mide en kW para los electrodomésticos.
Dado que cualquier estructura tiene inercia térmica, para calcular la potencia de caldera requerida para la temperatura mínima, generalmente se toma el indicador del período de cinco días más frío. Para un área específica, se puede encontrar en las organizaciones involucradas en la recopilación y procesamiento de información meteorológica, o en la Tabla 1. SNiP 23-01-99 (columna No. 4).
Fragmento de la tabla 1 de SNiP 23-01-99. Con la ayuda de él, puede obtener los datos necesarios sobre el clima del área donde se encuentra el objeto calentado.
Si la potencia de la caldera excede el indicador suficiente para calentar la habitación, esto no conduce a un aumento en el consumo de gas. En este caso, el tiempo de inactividad del equipo será mayor.
A veces hay una razón para elegir una caldera con una capacidad ligeramente menor. Dichos dispositivos pueden ser significativamente más baratos tanto en compra como en funcionamiento. Sin embargo, en este caso, es necesario tener una fuente de calor de repuesto (por ejemplo, un calentador completo con un generador de gas), que se puede utilizar en heladas severas.
El principal indicador de la eficiencia y economía de la caldera es la eficiencia. Para los equipos domésticos modernos, está en el rango de 88 a 95%. La eficiencia se registra en el pasaporte del dispositivo y se usa para calcular el consumo de gas.
Fórmula de liberación de calor
Calcular correctamente el consumo de gas natural o licuado para calentar una casa con un área de aproximadamente 150 m.2 es necesario encontrar un indicador más: el poder calorífico (calor específico de combustión) del combustible suministrado. Según el sistema "SI", se mide en J / kg para gas licuado o en J / m3 por natural.
Los depósitos de gas (tanques para almacenar gas licuado) se caracterizan en litros. Para saber cuánto combustible ingresará en kilogramos, puede aplicar una proporción de 0.54 kg / 1 l
Hay dos valores de este indicador: valor calorífico neto (Hl) y más alto (Hh). Depende de la humedad y la temperatura del combustible. Al calcular, tome el indicador Hl - y debe averiguarlo con el proveedor de gas.
Si no existe tal información, entonces se pueden tomar los siguientes valores en los cálculos:
- para gas natural Hl = 33,5 mJ / m3;
- para gas licuado Hl = 45,2 mJ / kg.
Teniendo en cuenta que 1 mJ = 278 W * h, obtenemos el siguiente poder calorífico:
- para gas natural Hl = 9,3 kW * h / m3;
- para gas licuado Hl = 12,6 kW * h / kg.
El volumen de gas consumido durante un cierto período de tiempo. V (metro3 o kg) se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
V = Q * E / (Hl * K), dónde:
- Q - pérdida de calor del edificio (kW);
- mi - duración del período de calentamiento (h);
- Hl - poder calorífico mínimo del gas (kW * h / m3);
- K - eficiencia de la caldera.
Para gas licuado, la dimensión Hl es igual a kW * h / kg.
Ejemplo de cálculo de consumo de gas
Por ejemplo, tomemos una cabaña de dos pisos con estructura de madera prefabricada típica. Región - Territorio de Altai, g. Barnaul.
El tamaño de la cabaña es de 10 x 8,5 m La pendiente del techo a dos aguas es de 30 °. Este proyecto se distingue por un ático cálido, un área de acristalamiento relativamente grande, la ausencia de un sótano y partes sobresalientes de la casa.
Paso 1. Calculemos los principales parámetros de la casa para calcular la pérdida de calor:
- Suelo. En ausencia de un sótano ventilado, se pueden descuidar las pérdidas a través del piso y los cimientos.
- Ventana. Unidad de ventana de doble acristalamiento “4M1 - 16Ar - 4M1 - 16Ar - 4I”: Ro = 0.75. Área de acristalamiento So = 40 m2.
- Paredes. El área de la pared longitudinal (lateral) es 10 * 3,5 = 35 m2. El área de la pared transversal (frontal) es 8.5 * 3.5 + 8.52 * tg(30) / 4 = 40 m2. Por lo tanto, el área total del perímetro del edificio es de 150 m.2, y teniendo en cuenta el acristalamiento, el valor deseado Ss = 150 - 40 = 110 m2.
- Paredes. Los principales materiales aislantes son madera laminada encolada de 200 mm de espesor (RB = 1,27) y aislamiento de basalto de 150 mm de espesor (Rtu = 3.95). El indicador total de la resistencia a la transferencia de calor para la pared. Rs = RB + Rtu = 5.22.
- Techo. El aislamiento repite completamente la forma del techo. Área del techo sin voladizos Sk = 10 * 8.5 / cos (30) = 98 m2.
- Techo. Los principales materiales de aislamiento térmico son forros, de 12,5 mm de espesor (Rv = 0,07) y aislamiento de basalto, 200 mm de espesor (Rtu = 5.27). El indicador total de la resistencia a la transferencia de calor para el techo. Rk = Rv + Rtu = 5.34.
- Ventilación. Deje que el flujo de aire se calcule no por el área de la casa, sino teniendo en cuenta los requisitos para garantizar un valor de al menos 30 m3 por persona por hora. Dado que 4 personas viven permanentemente en la cabaña, entonces L = 30 * 4 = 120 m3 / h
Paso. 2. Calculemos la potencia de caldera requerida. Si el equipo ya se ha comprado, este paso se puede omitir.
Para nuestros cálculos, es necesario conocer solo dos indicadores de una caldera de gas: eficiencia y potencia nominal. Deben estar registrados en el pasaporte del dispositivo.
La temperatura del período de cinco días más frío es “–41 ° C”. Tomaremos la temperatura confortable como “+24 ° С”. Por lo tanto, la diferencia de temperatura promedio durante este período será dT = 65 ° C.
Calculemos la pérdida de calor:
- a través de ventanas: Qo = So * dT / Ro = 40 * 65 / 0,75 = 3467 W;
- a través de las paredes: Qs = Ss * dT / Rs = 110 * 65 / 5,22 = 1370 W;
- a través del techo: Qk = Sk * dT / Rk = 98 * 65 / 5,34 = 1199 W;
- debido a la ventilación: Qv = L * q * C * dT = 120 * 1,3 * 0,28 * 65 = 2839 W.
La pérdida total de calor de toda la casa durante el período frío de cinco días será:
Q = Qo + Qs + Qk + Qv = 3467 + 1370 + 1199 + 2839 = 8875 W.
Por lo tanto, para este modelo de casa, puede elegir una caldera de gas con una potencia calorífica máxima de 10-12 kW. Si también se usa gas para proporcionar suministro de agua caliente, entonces tendrá que llevar un dispositivo más eficiente.
Paso 3. Calculemos la duración del período de calentamiento y la pérdida de calor promedio.
La temporada fría, cuando se necesita calefacción, se entiende como una temporada con temperaturas medias diarias inferiores a 8-10 ° C. Por lo tanto, para los cálculos, puede tomar las columnas No. 11-12 o las columnas No. 13-14 de la Tabla 1 SNiP 23-01-99.
Esta elección queda en manos de los propietarios de la cabaña. Al mismo tiempo, no habrá diferencias significativas en el consumo anual de combustible. En nuestro caso, nos centraremos en el período con la temperatura por debajo de “+10 ° С”. La duración de este período es de 235 días o mi = 5640 horas.
Con calefacción centralizada, el suministro de medio de calefacción se enciende y apaga de acuerdo con los estándares establecidos. Una de las ventajas de una casa privada es el lanzamiento del modo de calefacción a pedido de los residentes.
La pérdida de calor de la casa para la temperatura promedio para este período se calcula de la misma manera que en el paso 2, solo el parámetro dT = 24 - (- 6,7) = 30,7 ° C. Después de realizar los cálculos, obtenemos Q = 4192 W.
Paso 4. Calculemos el volumen de gas consumido.
Deje que la eficiencia de la caldera K = 0.92. Entonces, el volumen de gas consumido (con indicadores promediados del valor calorífico mínimo de la mezcla de gases) para el período de tiempo frío será:
- para gas natural: V = Q * mi / (Hl * K) = 4192 * 5640 / (9300 * 0,92) = 2763 m3;
- para gas licuado: V = Q * mi / (Hl * K) = 4192 * 5640 / (12600 * 0,92) = 2040 kg.
Conociendo los precios del gas, puede calcular los costos financieros de la calefacción.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Reducir el consumo de gas mediante la eliminación de errores asociados con el aislamiento de la casa. Ejemplo real:
Consumo de gas a una potencia térmica conocida:
Todos los cálculos de pérdida de calor se pueden realizar de forma independiente solo cuando se conocen las propiedades de ahorro de calor de los materiales con los que se construye la casa. Si el edificio es antiguo, primero es necesario verificar que no esté congelado y eliminar los problemas identificados.
Después de eso, utilizando las fórmulas presentadas en el artículo, puede calcular el consumo de gas con alta precisión.
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