El consum mitjà de gas per escalfar una casa és de 150 m²: un exemple de càlculs i una visió general de les fórmules d’enginyeria tèrmica

El finançament de la temporada de calefacció és una part important del pressupost destinat al manteniment de l’habitatge. Conèixer el preu i el consum mitjà de gas per escalfar una casa a 150 m², podeu determinar amb precisió el cost de la calefacció del local. Aquests càlculs són fàcils de fer pel seu compte sense pagar els serveis dels enginyers de calor.

Aprofundireu sobre els estàndards de consum de gas i mètodes per calcular el consum de gas del nostre article. Parlarem de quanta energia es necessita per compensar la pèrdua de calor d’una casa durant la temporada de calefacció. Us mostrem quines fórmules s'han d'utilitzar en els càlculs.

Calefacció de cases rurals

La tasca més difícil serà el càlcul del cabal de gas necessari per escalfar una casa càlcul de pèrdues de calor, que ha de ser totalment compensat pel sistema de calefacció durant el funcionament.

El complex de pèrdues de calor depèn del clima, de les característiques de disseny de l’edifici, dels materials emprats i dels paràmetres del sistema de ventilació.

Càlcul de calor compensat

El sistema de calefacció de qualsevol edifici ha de compensar la pèrdua de calor P (W) en període fred. Es produeixen per dos motius:

1. transferència de calor pel perímetre de la casa;
2. pèrdua de calor a causa de l’aire fred que entra pel sistema de ventilació.

Formalment, pèrdua de calor a la paret i al sostre P_tp es pot calcular mitjançant la següent fórmula:

P_tp = S * dT / R,

on:

• S - superfície (m²);
• dT - diferència de temperatura entre aire interior i exterior (° C);
• R - un indicador de resistència a la transferència de calor dels materials (m² * ° C / W).

L’últim indicador (també anomenat “coeficient de resistència tèrmica”) es pot treure de les taules adjuntes a materials o productes de construcció.

El tipus de finestra de doble vidre depèn significativament de l’indicador de pèrdua de calor a casa. L’elevat preu de les finestres aïllades es justificarà a causa de l’economia de combustible

Un exemple. Deixeu que la paret exterior de la sala tingui una superfície de 12 m²dels quals 2 m² agafa una finestra.

Els indicadors de resistència a la transferència de calor són els següents:

• Blocs de formigó airejat D400: R = 3.5.
• Cambra doble amb vidre doble amb argó "4M1 - 16Ar - 4M1 - 16Ar - 4I": R = 0.75.

En aquest cas, a temperatura ambient “+ 22 ° C”, i a l’exterior - “-30 ° C”, la pèrdua de calor de la paret exterior de l’habitació serà:

• P_tp (paret) = 10 * (22 - (- 30)) / 3,5 = 149 W:
• P_tp (finestra) = 2 * (22 - (- 30)) / 0,75 = 139 W:
• P_tp = P_tp (paret) + P_tp (finestra) = 288 watts.

Aquest càlcul dóna el resultat correcte si no hi ha un intercanvi d’aire incontrolat (infiltració).

Es pot presentar en els casos següents:

• La presència de defectes estructurals, com l’ajustament solt dels marcs de les finestres a les parets o el pelat del material aïllant. S’han d’eliminar.
• Envelliment de l’edifici, a causa de la qual es formen fitxes, esquerdes o buits a la maçoneria. En aquest cas, cal introduir factors de correcció en l’indicador de resistència a la transferència de calor dels materials.

De la mateixa manera, cal determinar la pèrdua de calor a través del terrat, si l’objecte es troba a la planta superior. A través del sòl, es produeix una pèrdua important d’energia només si hi ha un soterrani sense calefacció, com ara un garatge. La calor gairebé no surt de la terra.

Per calcular la resistència a la transferència de calor dels materials multicapa, cal resumir el rendiment de les capes individuals. Normalment, només es prenen càlculs els materials més no conductors.

Penseu en la segona raó de pèrdua de calor: la ventilació de l’edifici. Consum d'energia per escalfar l'aire de subministrament (P_a) es pot calcular mitjançant la fórmula:

P_a = L * q * c * dTon:

• L - consum d’aire (m³ / h);
• q - densitat d'aire (kg / m³);
• c - calor específica de l’aire entrant (kJ / kg * ° C);
• dT - diferència de temperatura entre aire interior i exterior (° C).

La calor específica de l'aire que ens interessa [–50 .. +30 ° С] és igual a 1,01 kJ / kg * ° С o en termes de la dimensió requerida: 0,28 W * h / kg * ° С. La densitat de l’aire depèn de la temperatura i la pressió, però per a càlculs podeu prendre un valor d’1,3 kg / m³.

Un exemple. Per a l’habitació 12 m² amb la mateixa diferència de temperatura que a l’exemple anterior, les pèrdues de calor per motius de ventilació seran:

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

Els dissenyadors prenen el cabal d’aire segons SNiP 41-01-2003 (en el nostre exemple 3 m³ / h a 1 m² zona d'estar), però el propietari de l'edifici pot reduir-lo significativament.

La pèrdua de calor total de la sala model és:

P = P_tp + P_a = 969 watts

Per calcular la pèrdua de calor per dia, setmana o mes, heu de conèixer la temperatura mitjana d’aquests períodes.

De les fórmules anteriors es veu que el càlcul del volum de gas consumit tant per un període de temps curt com per a tota la temporada de fred s’ha de fer tenint en compte el clima de la zona on s’ubica l’objecte escalfat. Per tant, és possible utilitzar solucions estàndard ben contrastades només per a condicions ambientals similars.

Per determinar paràmetres climàtics similars, podeu utilitzar els mapes de temperatures mitjanes mensuals a l’hivern. Es poden trobar fàcilment a Internet.

Amb la complexa geometria de la casa i la varietat de materials emprats en la seva construcció i aïllament, podeu utilitzar els serveis d’especialistes per calcular la quantitat de calor necessària.

Formes de minimitzar la pèrdua de calor

El cost de la calefacció d'una casa és una part important del cost del manteniment. Per tant, és raonable realitzar alguns tipus de treballs dirigits a reduir la pèrdua de calor aïllament del sostreles parets de la casa aïllament del sòl i dissenys relacionats.

Aplicació esquemes d’aïllament a l’exterior i dins de la casa es pot reduir significativament aquesta xifra. Això és especialment important per a edificis antics amb fort desgast de parets i terres. Les mateixes plaques d’escuma de poliestirè permeten no només reduir o eliminar totalment la congelació, sinó també minimitzar la infiltració d’aire a través del recobriment protegit.

També es poden aconseguir estalvis importants si les zones d’estiu de la casa, com la terrassa o les golfes, no estan connectades a la calefacció. En aquest cas, es produirà una reducció important del perímetre de la part escalfada de la casa.

L'ús del sòl de les golfes només a l'estiu estalvia significativament el cost de la calefacció de la casa a l'hivern. Tanmateix, en aquest cas, el sostre del pis superior ha d’estar ben aïllat

Si seguiu estrictament els estàndards de ventilació dels locals, que estan prescrits al SNiP 41-01-2003, la pèrdua de calor per l’intercanvi d’aire serà superior a la de la congelació de les parets i del sostre de l’edifici. Aquestes regles són obligatòries per als dissenyadors i per a qualsevol persona jurídica si els locals s’utilitzen per a la producció o la prestació de serveis. No obstant això, els residents de la casa poden, segons el seu criteri, reduir els valors indicats al document.

A més, es poden utilitzar bescanviadors de calor per escalfar l’aire fred que surt del carrer, en lloc d’aparells que consumeixen electricitat o gas. Així doncs, un intercanviador de calor ordinari per plaques pot estalviar més de la meitat de l’energia i un dispositiu més complex amb refrigerant pot estalviar al voltant del 75%.

Càlcul del volum de gas necessari

El gas combustible ha de compensar la pèrdua de calor. Per això, a més de la pèrdua de calor a casa, cal conèixer la quantitat d’energia alliberada durant la combustió, que depèn de l’eficiència de la caldera i el valor calorífic de la barreja.

Regla de selecció de la caldera

L’elecció de l’escalfador s’ha de realitzar tenint en compte la pèrdua de calor a casa. Hauria de ser suficient per al període en què s’arriba a la temperatura mínima anual. Al passaport o caldera de gas de paret El paràmetre “potència tèrmica nominal”, que es mesura en kW per als electrodomèstics, és el responsable.

Com que qualsevol estructura té inèrcia tèrmica, per calcular la capacitat necessària de la caldera per a la temperatura mínima, se sol prendre l’indicador del període de cinc dies més fred. Per a una àrea determinada, es pot trobar a les organitzacions implicades en la recollida i processament d’informació meteorològica, o a la taula 1. SNiP 23-01-99 (columna núm. 4).

Un fragment de la taula 1 del SNiP 23-01-99. Utilitzant-lo, podeu obtenir les dades necessàries sobre el clima de la zona on es troba l’objecte escalfat

Si la potència de la caldera supera l’indicador suficient per escalfar l’habitació, no comportarà un augment del consum de gas. En aquest cas, el temps d’aturada dels equips serà més llarg.

De vegades hi ha un motiu per triar una caldera de potència lleugerament inferior. Aquests dispositius poden ser molt més barats quan es compren i operen. Tanmateix, en aquest cas, cal tenir una font de calor de recanvi (per exemple, un escalfador, complet amb un generador de gas), que es pugui utilitzar en gelades severes.

El principal indicador de l'eficiència i eficiència de la caldera és l'eficiència. Per a equipaments domèstics moderns, oscil·la entre el 88 i el 95%. L’eficiència es registra al passaport del dispositiu i s’utilitza per calcular el consum de gas.

Fórmula d’alliberament de calor

Calcular correctament el consum de gas natural o liquat per escalfar una casa amb una superfície d’uns 150 m² cal conèixer un altre indicador: el valor calorífic (calor específica de combustió) del combustible subministrat. Segons el sistema SI, es mesura en J / kg per a gas liquat o en J / m³ per natural.

Els portadors de gas (dipòsits per emmagatzemar gas liquat) es caracteritzen per litres. Per saber quanta quantitat de combustible hi introduirà en quilograms, podeu aplicar una proporció de 0,54 kg / 1 l

Hi ha dos valors d’aquest indicador: menor valor calorífic (H_l) i superior (H_h) Depèn de la humitat i la temperatura del combustible. En calcular cal agafar un indicador H_l - Heu de saber-ho al proveïdor de gas.

Si no hi ha aquesta informació, aleshores en els càlculs podeu prendre els valors següents:

• per a gas natural H_l = 33,5 mJ / m³;
• per a gas liquat H_l = 45,2 mJ / kg.

Tenint en compte que 1 mJ = 278 W * h, obtenim els valors calorífics següents:

• per a gas natural H_l = 9,3 kW * h / m³;
• per a gas liquat H_l = 12,6 kW * h / kg.

Volum de gas consumit durant un període de temps determinat V (m³ o kg) es pot calcular mitjançant la següent fórmula:

V = Q * E / (H_l * K)on:

• P - pèrdua de calor de l’edifici (kW);
• I - durada del període de calefacció (h);
• H_l - Valor calorífic mínim del gas (kW * h / m³);
• K - eficiència de la caldera.

Per gas liquat, dimensió H_l igual a kW * h / kg.

Exemple de càlcul del consum de gas

Per exemple, agafem una típica cabana de fusta de dos pisos prefabricats. Regió - Territori Altai, Barnaul.

La mida de la cabana és de 10 x 8,5 m. La inclinació del sostre és de 30 °. Aquest projecte es caracteritza per un àtic càlid, una àrea relativament gran d’envelat, l’absència de soterrani i parts sobresortents de la casa

Pas 1 Calculem els paràmetres principals de la casa per calcular la pèrdua de calor:

• Pau En absència d’un soterrani purgat, es poden descuidar les pèrdues pel sòl i la base.
• Les finestres. Finestra de doble vidre amb doble cambra "4M1 - 16Ar - 4M1 - 16Ar - 4I": R_o = 0,75. Zona vidriada S_o = 40 m².
• Les parets. L’àrea de la paret longitudinal (lateral) és de 10 * 3,5 = 35 m². L’àrea de la paret transversal (frontal) és de 8,5 * 3,5 + 8,5² * tg(30) / 4 = 40 m². Així, el perímetre total de l’edifici és de 150 m²i tenint en compte el vidre, el valor desitjat S_s = 150 - 40 = 110 m².
• Les parets. Els principals materials aïllants a la calor són una biga enganxada de 200 mm de gruix (R_b = 1,27) i aïllament de basalt, de 150 mm de gruix (R_u = 3,95). Resistència de transferència de calor total a la paret R_s = R_b + R_u = 5.22.
• El terrat. L’escalfament repeteix completament la forma del sostre. Zona de teulada sense voladissos S_k = 10 * 8,5 / cos (30) = 98 m².
• El terrat. Els principals aïllants tèrmics són el revestiment de 12,5 mm de gruix (R_v = 0,07) i aïllament de basalt, de 200 mm de gruix (R_u = 5,27). Resistència total a la transferència de calor del sostre R_k = R_v + R_u = 5.34.
• Ventilació. Calculeu que el cabal d'aire no es calculi segons la zona de la casa, però tenint en compte els requisits, assegureu-vos un valor d'almenys 30 m³ per persona per hora. Aleshores, ja que la casa rural està habitada constantment per 4 persones L = 30 * 4 = 120 m³ / h

Pas 2 Calculem la potència de la caldera necessària. Si ja s’ha comprat l’equip, es pot saltar aquest pas.

Per als nostres càlculs, només cal conèixer dos indicadors d’una caldera de gas: eficiència i potència nominal. Han d’estar registrats al passaport del dispositiu.

La temperatura del període de cinc dies més fred és de "-41 ° C". Comprovem una temperatura còmoda com "+24 ° С". Així, la diferència mitjana de temperatura durant aquest període serà dT = 65 ° C

Calculem la pèrdua de calor:

• a través de les finestres: P_o = S_o * dT / R_o = 40 * 65 / 0,75 = 3467 W;
• a través de les parets: P_s = S_s * dT / R_s = 110 * 65 / 5,22 = 1370 W;
• a través del terrat: P_k = S_k * dT / R_k = 98 * 65 / 5,34 = 1199 W;
• per ventilació: P_v = L * q * c * dT = 120 * 1,3 * 0,28 * 65 = 2839 W

La pèrdua de calor total de tota la casa durant els cinc dies freds serà:

P = P_o + P_s + P_k + P_v = 3467 + 1370 + 1199 + 2839 = 8875 W

Així, per a aquesta casa model, podeu triar una caldera de gas amb un paràmetre de potència tèrmica màxima de 10-12 kW. Si també s’utilitza gas per subministrar aigua calenta, haureu d’agafar un dispositiu més productiu.

Pas 3 Calculem la durada del període de calefacció i la pèrdua de calor mitjana.

Sota la temporada de fred, quan calgui escalfar, comprendre la temporada amb temperatures mitjanes diàries inferiors a 8-10 ºC. Per tant, per a càlculs, podeu prendre columnes núm. 11-12 o columnes núm. 13-14 de la taula 1 de la SNiP 23-01-99.

Aquesta elecció es deixa als propietaris de la casa rural. En aquest cas, no hi haurà una diferència significativa en el consum anual de combustible. En el nostre cas, mantindrem un període amb una temperatura inferior a "+ 10 ° C". La durada d’aquest període és de 235 dies o I = 5640 hores.

Amb calefacció centralitzada, l’activació i apagada del subministrament del refrigerant es realitza d’acord amb les normes establertes. Un dels avantatges d’una casa privada és el llançament d’una modalitat de calefacció a petició dels residents

La pèrdua de calor de la casa per a la temperatura mitjana d’aquest període es calcula com al pas 2, només el paràmetre dT = 24 - (- 6,7) = 30,7 ° С. Després de realitzar els càlculs, obtenim P = 4192 watts.

Pas 4 Calculem la quantitat de gas consumit.

Deixeu l'eficiència de la caldera K = 0,92. Aleshores, el volum de gas consumit (amb indicadors mitjans del valor calorífic mínim de la barreja de gas) per al període fred serà:

• per a gas natural: V = P * I / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (9300 * 0,92) = 2763 m³;
• per a gas liquat: V = P * I / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (12600 * 0,92) = 2040 kg.

Sabent el preu del gas, podeu calcular els costos financers de la calefacció.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Reducció del consum de gas mitjançant l’eliminació d’errors associats a l’aïllament de la llar. Exemple real:

Flux de gas a la sortida de calor coneguda:

Tots els càlculs de pèrdua de calor es poden dur a terme de manera independent només quan es coneixen les propietats d’estalvi de calor dels materials dels quals està construïda la casa. Si l’edifici és antic, primer cal comprovar que es congele i eliminar els problemes identificats.

Després d'això, mitjançant les fórmules presentades a l'article, és possible calcular el flux de gas amb una gran precisió.

Deixeu comentaris al quadre de comentaris que apareix a continuació. Publica una foto sobre el tema de l'article i fes preguntes sobre els punts interessats. Compartiu informació útil que pugui ser útil per als visitants del nostre lloc.