Consumo médio de gás para aquecimento de uma casa de 150 m²: fórmulas e um exemplo de cálculo

O financiamento da estação de aquecimento constitui uma parte significativa do orçamento gasto na manutenção de habitações. Saber o preço e o consumo médio de gás para aquecimento de uma casa a 150 m², você pode determinar com bastante precisão o custo de aquecimento das instalações. Esses cálculos são fáceis de executar por conta própria, sem pagar pelos serviços de engenheiros de aquecimento.

Você aprenderá tudo sobre os padrões de consumo de gás e métodos para calcular o consumo de combustível azul com o artigo que apresentamos. Vamos informá-lo sobre quanta energia é necessária para compensar as perdas de calor da casa durante a estação de aquecimento. Deixe-nos mostrar quais fórmulas devem ser usadas nos cálculos.

Chalés de campo de aquecimento

Ao calcular o consumo de gás necessário para aquecer uma casa, a tarefa mais difícil será cálculo da perda de calor, que deve compensar totalmente o sistema de aquecimento durante o funcionamento.

O complexo de perdas de calor depende do clima, das características estruturais do edifício, dos materiais utilizados e dos parâmetros do sistema de ventilação.

Cálculo da quantidade de calor a ser compensada

O sistema de aquecimento de qualquer edifício deve compensar sua perda de calor Q (W) durante o período de frio. Eles acontecem por dois motivos:

1. troca de calor pelo perímetro da casa;
2. perda de calor devido à entrada de ar frio no sistema de ventilação.

Formalmente, a perda de calor através da parede e do telhado Q_TP pode ser calculado usando a seguinte fórmula:

Q_TP = S * dT / R,

Onde:

• S - área de superfície (m²);
• dT - diferença de temperatura entre o ar interno e externo (° С);
• R - indicador de resistência à transferência de calor de materiais (m² * ° С / W).

Este último indicador (também denominado "coeficiente de resistência térmica") pode ser obtido nas tabelas anexas aos materiais ou produtos de construção.

Exemplo. Deixe a parede externa da sala ter uma área de 12 m², dos quais 2 m² ocupa a janela.

Os indicadores de resistência à transferência de calor são os seguintes:

• Blocos de concreto aerado D400: R = 3.5.
• Bloco de janela de vidro duplo com argônio “4M1 - 16Ar - 4M1 - 16Ar - 4I”: R = 0.75.

Neste caso, à temperatura ambiente “+ 22 ° С” e à temperatura da rua - “–30 ° С”, a perda de calor da parede externa da sala será:

• Q_TP (parede) = 10 * (22 - (- 30)) / 3,5 = 149 W:
• Q_TP (janela) = 2 * (22 - (- 30)) / 0,75 = 139 W:
• Q_TP = Q_TP (parede) + Q_TP (janela) = 288 W.

Esse cálculo dá o resultado correto, desde que não haja troca de ar não controlada (infiltração).

Pode ocorrer nos seguintes casos:

• Presença de defeitos estruturais, como folga dos caixilhos das janelas nas paredes ou delaminação do material de isolamento. Eles precisam ser eliminados.
• Envelhecimento de uma construção, resultando em lascas, fissuras ou vazios na alvenaria. Neste caso, é necessário inserir fatores de correção no indicador de resistência à transferência de calor dos materiais.

Da mesma forma, é necessário determinar a perda de calor pelo telhado se o objeto estiver localizado no último andar. Através do piso, qualquer perda significativa de energia ocorre apenas no caso de um porão ventilado e não aquecido, como uma garagem. No solo, o calor praticamente não vai embora.

Considere a segunda razão para a perda de calor - ventilação do prédio. Consumo de energia para aquecimento do ar fornecido (Q_v) pode ser calculado pela fórmula:

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

• eu - consumo de ar (m³ / h);
• q - densidade do ar (kg / m³);
• c - capacidade térmica específica do ar que entra (kJ / kg * ° С);
• dT - diferença de temperatura entre o ar interno e externo (° С).

Capacidade de calor específico do ar na faixa de temperatura de nosso interesse [-50.. +30 ° С] é igual a 1,01 kJ / kg * ° С ou em termos da dimensão necessária: 0,28 W * h / kg * ° С. A densidade do ar depende da temperatura e pressão, mas para cálculos, você pode usar um valor de 1,3 kg / m³.

Exemplo. Para uma sala de 12 m² com a mesma diferença de temperatura do exemplo anterior, a perda de calor devido ao funcionamento da ventilação será:

Q_v = (12 * 3) * 1,3 * 0,28 * (22 - (- 30)) = 681 W.

Os projetistas medem o fluxo de ar de acordo com SNiP 41-01-2003 (em nosso exemplo, 3 m³ / h a 1 m² área da sala), mas este valor pode ser reduzido significativamente pelo proprietário do edifício.

No total, a perda total de calor da sala modelo é:

Q = Q_TP + Q_v = 969 W.

Para calcular a perda de calor por dia, semana ou mês, você precisa saber a temperatura média para esses períodos.

Pelas fórmulas acima pode-se verificar que o cálculo do volume de gás consumido tanto por um curto período de tempo quanto e para toda a estação fria, é necessário levar em consideração o clima da região onde o aquecimento um objeto. Portanto, é possível usar soluções padrão comprovadas apenas para condições ambientais semelhantes.

Com a complexa geometria da casa e a variedade de materiais utilizados na sua construção e isolamento, pode recorrer aos serviços de especialistas para calcular a quantidade de calor necessária.

Maneiras de minimizar a perda de calor

O custo de aquecimento de uma casa é uma parte significativa do custo de sua manutenção. Portanto, é razoável realizar alguns tipos de trabalho que visam reduzir a perda de calor por isolamento de teto, as paredes da casa, isolamento do chão e designs relacionados.

Aplicativo esquemas de isolamento externo e de dentro de casa pode reduzir significativamente esse indicador. Isso é especialmente verdadeiro para edifícios antigos com grande desgaste de paredes e pisos. As mesmas placas de poliestireno expandido permitem não apenas reduzir ou eliminar completamente o congelamento, mas também minimizar a infiltração de ar através do revestimento protegido.

Economias significativas também podem ser alcançadas se as áreas de verão da casa, como varandas ou o piso do sótão, não estiverem conectadas ao aquecimento. Neste caso, haverá uma redução significativa no perímetro da parte aquecida da casa.

Se você seguir estritamente os padrões de ventilação das instalações, que são prescritos no SNiP 41-01-2003, a perda de calor da troca de ar será maior do que do congelamento das paredes e telhado do edifício. Estas regras são vinculativas para designers e qualquer pessoa jurídica se as instalações forem utilizadas para a produção ou prestação de serviços. No entanto, os moradores da casa podem, a seu critério, reduzir os valores indicados no documento.

Além disso, trocadores de calor podem ser usados ​​para aquecer o ar frio que vem da rua, em vez de aparelhos que consomem eletricidade ou gás. Portanto, um recuperador de placas comum pode economizar mais da metade da energia, e um dispositivo mais complexo com um transportador de calor - cerca de 75%.

Cálculo do volume necessário de gás

O gás combustível deve compensar a perda de calor. Para isso, além da perda de calor da casa, é necessário saber a quantidade de energia liberada durante a combustão, que depende do rendimento da caldeira e do poder calorífico da mistura.

Regra de seleção de caldeira

A escolha do aquecedor deve ser feita levando em consideração a perda de calor em casa. Deve ser suficiente para o período em que a temperatura mínima anual é atingida. No passaporte do chão ou caldeira a gás de parede isso é de responsabilidade do parâmetro “potência térmica nominal”, que é medida em kW para eletrodomésticos.

Como qualquer estrutura tem inércia térmica, para calcular a potência da caldeira necessária para a temperatura mínima, geralmente é usado o indicador do período de cinco dias mais frio. Para uma área específica, pode ser consultado nas organizações envolvidas na coleta e processamento de informações meteorológicas, ou na Tabela 1. SNiP 23-01-99 (coluna No. 4).

Se a potência da caldeira ultrapassar o indicador suficiente para aquecer a divisão, não se verifica um aumento do consumo de gás. Neste caso, o tempo de inatividade do equipamento será maior.

Às vezes, há uma razão para escolher uma caldeira com uma capacidade ligeiramente inferior. Esses dispositivos podem ser significativamente mais baratos na compra e na operação. No entanto, neste caso, é necessário ter uma fonte de calor sobressalente (por exemplo, um aquecedor completo com gerador a gás), que pode ser usada em geadas severas.

O principal indicador da eficiência e economia da caldeira é a eficiência. Para equipamentos domésticos modernos, está na faixa de 88 a 95%. A eficiência é registrada no passaporte do aparelho e é utilizada no cálculo do consumo de gás.

Fórmula de liberação de calor

Calcular corretamente o consumo de gás natural ou liquefeito para aquecimento de uma casa com área de cerca de 150 m² é necessário descobrir mais um indicador - o poder calorífico (calor específico de combustão) do combustível fornecido. De acordo com o sistema "SI", é medido em J / kg para gás liquefeito ou em J / m³ para natural.

Existem dois valores deste indicador - valor calorífico líquido (H_eu) e mais alto (H_h). Depende da umidade e da temperatura do combustível. Ao calcular, pegue o indicador H_eu - e você precisa descobrir com o fornecedor de gás.

Se não houver essas informações, os seguintes valores podem ser considerados nos cálculos:

• para gás natural H_eu = 33,5 mJ / m³;
• para gás liquefeito H_eu = 45,2 mJ / kg.

Levando em consideração que 1 mJ = 278 W * h, obtemos o seguinte valor calorífico:

• para gás natural H_eu = 9,3 kW * h / m³;
• para gás liquefeito H_eu = 12,6 kW * h / kg.

O volume de gás consumido por um determinado período de tempo V (m³ ou kg) pode ser calculado usando a seguinte fórmula:

V = Q * E / (H_eu * K), Onde:

• Q - perda de calor do edifício (kW);
• E - duração do período de aquecimento (h);
• H_eu - valor calorífico mínimo do gás (kW * h / m³);
• K - eficiência da caldeira.

Para gás liquefeito, a dimensão H_eu é igual a kW * h / kg.

Exemplo de cálculo de consumo de gás

Por exemplo, vamos pegar uma típica casa de campo pré-fabricada de madeira de dois andares. Região - Território de Altai, g. Barnaul.

Passo 1. Vamos calcular os principais parâmetros da casa para calcular a perda de calor:

• Piso. Na ausência de um porão ventilado, as perdas no piso e na fundação podem ser negligenciadas.
• Janela. Unidade de janela com vidros duplos “4M1 - 16Ar - 4M1 - 16Ar - 4I”: R_o = 0.75. Área de envidraçamento S_o = 40 m².
• Paredes. A área da parede longitudinal (lateral) é 10 * 3,5 = 35 m². A área da parede transversal (frontal) é 8,5 * 3,5 + 8,5² * tg(30) / 4 = 40 m². Assim, a área total do perímetro do edifício é de 150 m², e levando em consideração o envidraçamento, o valor desejado S_s = 150 - 40 = 110 m².
• Paredes. Os principais materiais isolantes são madeira laminada colada, 200 mm de espessura (R_b = 1,27) e isolamento de basalto, 150 mm de espessura (R_você = 3.95). O indicador total da resistência à transferência de calor para a parede R_s = R_b + R_você = 5.22.
• Cobertura. O isolamento repete completamente a forma do telhado. Área do telhado sem saliências S_k = 10 * 8,5 / cos (30) = 98 m².
• Cobertura. Os principais materiais de isolamento térmico são o forro, com 12,5 mm de espessura (R_v = 0,07) e isolamento de basalto, 200 mm de espessura (R_você = 5.27). O indicador total da resistência à transferência de calor para o telhado R_k = R_v + R_você = 5.34.
• Ventilação. Deixe o fluxo de ar ser calculado não pela área da casa, mas levando em consideração os requisitos para garantir um valor de pelo menos 30 m³ por pessoa por hora. Como 4 pessoas vivem permanentemente na casa de campo, então eu = 30 * 4 = 120 m³ / h

Etapa. 2. Vamos calcular a potência necessária da caldeira. Se o equipamento já foi adquirido, esta etapa pode ser ignorada.

A temperatura do período de cinco dias mais frio é “–41 ° C”. Consideraremos a temperatura confortável como “+24 ° С”. Assim, a diferença média de temperatura ao longo deste período será dT = 65 ° C

Vamos calcular a perda de calor:

• pelas janelas: Q_o = S_o * dT / R_o = 40 * 65 / 0,75 = 3467 W;
• através das paredes: Q_s = S_s * dT / R_s = 110 * 65 / 5,22 = 1370 W;
• através do telhado: Q_k = S_k * dT / R_k = 98 * 65 / 5,34 = 1199 W;
• devido à ventilação: Q_v = eu * q * c * dT = 120 * 1,3 * 0,28 * 65 = 2839 W.

A perda total de calor de toda a casa durante o período frio de cinco dias será:

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

Assim, para esta casa modelo, você pode escolher uma caldeira a gás com uma potência máxima de calor de 10-12 kW. Se o gás também for usado para fornecer água quente, você terá que usar um dispositivo mais eficiente.

Etapa 3. Vamos calcular a duração do período de aquecimento e a perda média de calor.

A estação fria, quando é necessário aquecimento, é entendida como uma estação com temperaturas médias diárias abaixo de 8-10 ° C. Portanto, para os cálculos, você pode usar as colunas nº 11-12 ou colunas nº 13-14 da Tabela 1 SNiP 23-01-99.

Esta escolha permanece com os proprietários da casa de campo. Ao mesmo tempo, não haverá diferença significativa no consumo anual de combustível. Em nosso caso, focaremos no período com temperatura abaixo de “+10 ° С”. A duração deste período é de 235 dias ou E = 5640 horas.

A perda de calor da casa para a temperatura média neste período é calculada da mesma forma que na etapa 2, apenas o parâmetro dT = 24 - (- 6,7) = 30,7 ° C. Depois de realizar os cálculos, obtemos Q = 4192 W.

Passo 4. Vamos calcular o volume de gás consumido.

Deixe a eficiência da caldeira K = 0.92. Então, o volume de gás consumido (com indicadores médios do valor calorífico mínimo da mistura de gás) para o período de tempo frio será:

• para gás natural: V = Q * E / (H_eu * K) = 4192 * 5640 / (9300 * 0,92) = 2763 m³;
• para gás liquefeito: V = Q * E / (H_eu * K) = 4192 * 5640 / (12.600 * 0,92) = 2040 kg.

Conhecendo os preços do gás, você pode calcular os custos financeiros do aquecimento.

Conclusões e vídeo útil sobre o assunto

Reduzindo o consumo de gás, eliminando erros associados ao isolamento da casa. Exemplo real:

Consumo de gás em uma potência térmica conhecida:

Todos os cálculos de perda de calor podem ser realizados independentemente apenas quando as propriedades de economia de calor dos materiais com os quais a casa é construída são conhecidas. Se o edifício for antigo, então primeiro é necessário verificá-lo quanto a congelamento e eliminar os problemas identificados.

Depois disso, usando as fórmulas apresentadas no artigo, você pode calcular a vazão de gás com alta precisão.

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