El consumo promedio de gas para calentar una casa es de 150 m²: un ejemplo de cálculos y una descripción general de las fórmulas de ingeniería térmica

Financiar la temporada de calefacción es una parte importante del presupuesto gastado en mantenimiento de viviendas. Conocer el precio y el consumo medio de gas para calentar una casa de 150 m², puede determinar con precisión el costo de calefacción de las instalaciones. Estos cálculos son fáciles de hacer por sí mismos sin pagar los servicios de los ingenieros de calor.

Aprenderá todo sobre los estándares de consumo de gas y los métodos para calcular el consumo de gas de nuestro artículo. Hablaremos sobre cuánta energía se necesita para compensar la pérdida de calor de una casa durante la temporada de calefacción. Le mostraremos qué fórmulas deben usarse en los cálculos.

Calefacción de casas rurales

Al calcular el caudal de gas que se necesita para calentar una casa, la tarea más difícil será cálculo de pérdida de calor, que debe ser totalmente compensado por el sistema de calefacción durante el funcionamiento.

El complejo de pérdidas de calor depende del clima, las características de diseño del edificio, los materiales utilizados y los parámetros del sistema de ventilación.

Cálculo del calor compensado.

El sistema de calefacción de cualquier edificio debe compensar su pérdida de calor. Q (W) en el período frío. Ocurren por dos razones:

1. transferencia de calor a través del perímetro de la casa;
2. 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. Q_tp se puede calcular usando la siguiente fórmula:

Q_tp = S * dT / R,

donde:

• S - superficie (m²);
• dT - diferencia de temperatura entre aire interior y exterior (° C);
• R - un indicador de resistencia a la transferencia de calor de materiales (m² * ° C / W).

El último indicador (también llamado "coeficiente de resistencia térmica") puede tomarse de las tablas adjuntas a los materiales o productos de construcción.

El tipo de ventana de doble acristalamiento depende significativamente del indicador de pérdida de calor en el hogar. El alto precio de las ventanas aisladas se justificará debido al ahorro de combustible.

Un ejemplo Deje que la pared exterior de la habitación tenga un área de 12 m.²de los cuales 2 m² Toma una ventana.

Los indicadores de resistencia a la transferencia de calor son los siguientes:

• Bloques de hormigón celular D400: R = 3.5.
• Ventana de doble acristalamiento de doble cámara con argón “4M1 - 16Ar - 4M1 - 16Ar - 4I": R = 0.75.

En este caso, a temperatura ambiente "+ 22 ° C", y al aire libre - "–30 ° C" la pérdida de calor de la pared exterior de la habitación será:

• Q_tp (pared) = 10 * (22 - (- 30)) / 3.5 = 149 W:
• Q_tp (ventana) = 2 * (22 - (- 30)) / 0.75 = 139 W:
• Q_tp = Q_tp (pared) + Q_tp (ventana) = 288 vatios.

Este cálculo da el resultado correcto si no hay intercambio de aire descontrolado (infiltración).

Puede ocurrir en los siguientes casos:

• La presencia de defectos estructurales, como el ajuste flojo de los marcos de las ventanas a las paredes o el desprendimiento del material aislante. Deben ser eliminados.
• Envejecimiento del edificio, como resultado de lo cual se forman astillas, grietas o vacíos en la mampostería. En este caso, es necesario introducir factores de corrección en el indicador de resistencia a la transferencia de calor de los materiales.

Del mismo modo, 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 si hay un sótano sin calefacción y quemado, como un garaje. El calor apenas sale de la tierra.

Para calcular la resistencia a la transferencia de calor de los materiales multicapa, es necesario resumir el rendimiento de las capas individuales. Por lo general, solo los materiales más no conductores se toman para los cálculos.

Considere la segunda razón para la pérdida de calor: la ventilación del edificio. Consumo de energía para calentar el suministro de aire (Q_en) se puede calcular mediante la fórmula:

Q_en = L * q * c * dTdonde:

• L - consumo de aire (m³ / h);
• q - densidad del aire (kg / m³);
• c - calor específico del aire entrante (kJ / kg * ° C);
• dT - diferencia de temperatura entre aire interior y exterior (° C).

El calor específico 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 requerida: 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.

Un ejemplo Para sala de 12 m² con la misma diferencia de temperatura que en el ejemplo anterior, las pérdidas de calor debido al trabajo de ventilación serán:

Q_en = (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 sala de estar), pero este valor puede ser reducido significativamente por el propietario del edificio.

La pérdida total de calor total de la habitación modelo es:

Q = Q_tp + Q_en = 969 vatios

Para calcular la pérdida de calor por día, semana o mes, debe conocer la temperatura promedio de estos períodos.

A partir de las fórmulas anteriores, está claro que el cálculo del volumen de gas consumido tanto durante un corto período de tiempo como durante toda la temporada de frío debe realizarse teniendo en cuenta el clima de la zona donde se encuentra el objeto calentado. Por lo tanto, es posible utilizar soluciones estándar bien probadas solo para condiciones ambientales similares.

Para determinar parámetros climáticos similares, puede usar los mapas de temperaturas mensuales promedio 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.

Formas de minimizar la pérdida de calor.

El costo de calentar una casa es una parte importante del costo de su mantenimiento. Por lo tanto, es razonable realizar algunos tipos de trabajo destinados a reducir la pérdida de calor aislamiento de techolas paredes de la casa aislamiento de piso y diseños relacionados.

Solicitud esquemas de aislamiento afuera y dentro de la casa puede reducir significativamente esta cifra. Esto es especialmente cierto en edificios antiguos con fuerte desgaste de paredes y pisos. Las mismas placas de espuma de poliestireno permiten no solo reducir o eliminar por completo la congelación, sino que también minimizan la infiltración de aire a través del revestimiento protegido.

También se pueden lograr ahorros significativos si las áreas de verano de la casa, como la veranda o el ático, no están conectadas a la calefacción. En este caso, se producirá una reducción significativa en el perímetro de la parte calentada 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 por el intercambio de aire será mayor que por el congelamiento de las paredes y el techo del edificio. Estas reglas son obligatorias para los diseñadores y cualquier entidad legal si las instalaciones se utilizan para la producción o la prestación de servicios. Sin embargo, los residentes de la casa pueden, a su discreción, reducir los valores indicados en el documento.

Además, los intercambiadores de calor se pueden usar para calentar el aire frío que entra desde la calle, en lugar de aparatos que consumen electricidad o gas. Por lo tanto, un intercambiador de calor de placas ordinario puede ahorrar más de la mitad de la energía, y un dispositivo más complejo con refrigerante puede ahorrar aproximadamente el 75%.

Cálculo del volumen de gas requerido.

El gas combustible debe compensar la pérdida de calor. Para esto, además de la pérdida de calor en el hogar, es necesario conocer la cantidad de energía liberada durante la combustión, que depende de la eficiencia de la caldera y el valor 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 que se alcanza la temperatura mínima anual. En el pasaporte o caldera de gas montada en la pared el parámetro de "potencia térmica nominal", que se mide en kW para electrodomésticos, es responsable de esto.

Dado que cualquier estructura tiene inercia térmica, para calcular la capacidad de caldera necesaria para la temperatura mínima, generalmente se toma el indicador del período de cinco días más frío. Para un área en particular, se puede encontrar en organizaciones involucradas en la recolección y procesamiento de información meteorológica, o en la tabla 1. SNiP 23-01-99 (columna No. 4).

Un fragmento de la tabla 1 de SNiP 23-01-99. Al usarlo, 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 más largo.

A veces hay una razón para elegir una caldera de potencia ligeramente inferior. Dichos dispositivos pueden ser mucho más baratos al comprar y operar. Sin embargo, en este caso, es necesario tener una fuente de calor de repuesto (por ejemplo, un calentador con un generador de gas), que se puede usar en heladas severas.

El principal indicador de la eficiencia y la eficiencia de la caldera es la eficiencia. Para equipos domésticos modernos, oscila entre 88 y 95%. La eficiencia se registra en el pasaporte del dispositivo y se utiliza para calcular el consumo de gas.

Fórmula de liberación de calor

Para calcular correctamente el consumo de gas natural o licuado para calentar una casa con un área de aproximadamente 150 m² necesita conocer otro indicador: el valor 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 soportes 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: menor valor calorífico (H_l) y superior (H_h) Depende de la humedad y la temperatura del combustible. Al calcular tomar un indicador H_l - Necesita averiguarlo del proveedor de gas.

Si no existe dicha información, en los cálculos puede tomar los siguientes valores:

• para gas natural H_l = 33,5 mJ / m³;
• para gas licuado H_l = 45,2 mJ / kg.

Dado que 1 mJ = 278 W * h, obtenemos los siguientes valores caloríficos:

• para gas natural H_l = 9,3 kW * h / m³;
• para gas licuado H_l = 12,6 kW * h / kg.

Volumen de gas consumido durante un cierto período de tiempo V (m³ o kg) se pueden calcular utilizando la siguiente fórmula:

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

• Q - pérdida de calor del edificio (kW);
• E - duración del período de calentamiento (h);
• H_l - valor calorífico mínimo del gas (kW * h / m³);
• K - eficiencia de la caldera.

Para gas licuado, dimensión H_l igual a kW * h / kg.

Ejemplo de cálculo de consumo de gas

Por ejemplo, tome una típica cabaña de madera de dos pisos con marco prefabricado. Región - Territorio de Altai, 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 caracteriza por un ático cálido, un área relativamente grande de acristalamiento, la ausencia de un sótano y partes sobresalientes de la casa.

Paso 1 Calculamos los principales parámetros de la casa para calcular la pérdida de calor:

• Paul En ausencia de un sótano purgado, las pérdidas a través del piso y los cimientos pueden descuidarse.
• Las ventanas Ventana de doble acristalamiento de doble cámara "4M1 - 16Ar - 4M1 - 16Ar - 4I": R_o = 0,75. Área de acristalamiento S_o = 40 m².
• Las 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 perímetro total del edificio es de 150 m.², y teniendo en cuenta el acristalamiento, el valor deseado S_s = 150 - 40 = 110 m².
• Las paredes Los principales materiales aislantes del calor son vigas encoladas, 200 mm de espesor (R_b = 1.27) y aislamiento de basalto, 150 mm de espesor (R_tu = 3.95). La resistencia total de transferencia de calor para la pared. R_s = R_b + R_tu = 5.22.
• El techo El calentamiento repite completamente la forma del techo. Área del techo sin voladizos S_k = 10 * 8.5 / cos (30) = 98 m².
• El techo Los principales materiales de aislamiento térmico son el revestimiento, de 12,5 mm de espesor (R_v = 0.07) y aislamiento de basalto, 200 mm de espesor (R_tu = 5.27). La resistencia total a la transferencia de calor para el techo. R_k = R_v + R_tu = 5.34.
• Ventilación. Deje que el caudal de aire se calcule no de acuerdo con el área de la casa, pero teniendo en cuenta los requisitos, asegúrese de un valor de al menos 30 m.³ por persona por hora. Dado que la cabaña está constantemente habitada por 4 personas, entonces L = 30 * 4 = 120 m³ / h

Paso. 2) Calculamos la potencia de caldera requerida. Si el equipo ya ha sido comprado, entonces este paso puede omitirse.

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 una temperatura confortable como "+24 ° С". Por lo tanto, la diferencia de temperatura promedio durante este período será dT = 65 ° C.

Calculamos la pérdida de calor:

• a través de las ventanas: Q_o = S_o * dT / R_o = 40 * 65 / 0.75 = 3467 W;
• a través de las paredes: Q_s = S_s * dT / R_s = 110 * 65 / 5.22 = 1370 W;
• a través del techo: Q_k = S_k * dT / R_k = 98 * 65 / 5.34 = 1199 W;
• debido a la ventilación: Q_v = 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 = Q_o + Q_s + Q_k + Q_v = 3467 + 1370 + 1199 + 2839 = 8875 W.

Por lo tanto, para esta casa modelo, puede elegir una caldera de gas con un parámetro de potencia térmica máxima de 10-12 kW. Si también se usa gas para proporcionar agua caliente, tendrá que tomar un dispositivo más productivo.

Paso 3 Calculamos la duración del período de calentamiento y la pérdida de calor promedio.

Bajo la estación fría, cuando es necesario calentar, entienda la estación con temperaturas promedio diarias por debajo de 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 de SNiP 23-01-99.

Esta elección se deja a los propietarios de la cabaña. En este caso, no habrá diferencias significativas en el consumo anual de combustible. En nuestro caso, nos detendremos en un período con una temperatura inferior a "+ 10 ° C". La duración de este período es de 235 días o E = 5640 horas.

Con calefacción centralizada, el encendido y apagado del suministro de refrigerante se realiza de acuerdo con las normas establecidas. Una de las ventajas de una casa privada es el lanzamiento de un modo de calefacción a solicitud de los residentes.

La pérdida de calor de la casa para la temperatura promedio para este período se calcula como en el paso 2, solo el parámetro dT = 24 - (- 6.7) = 30.7 ° С. Después de realizar los cálculos, obtenemos Q = 4192 vatios.

Paso 4 Calculamos la cantidad de gas consumido.

Deje la eficiencia de la caldera K = 0,92. Entonces, el volumen de gas consumido (con indicadores promedios del valor calorífico mínimo de la mezcla de gases) para el período de tiempo frío será:

• para gas natural: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (9300 * 0.92) = 2763 m³;
• para gas licuado: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (12600 * 0.92) = 2040 kg.

Conociendo el precio del gas, puede calcular los costos financieros de la calefacción.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Reduce el consumo de gas al eliminar los errores asociados con el aislamiento del hogar. Ejemplo real:

Flujo de gas a salida de calor 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 está construida la casa. Si el edificio es antiguo, primero es necesario verificar si está congelado y eliminar los problemas identificados.

Después de eso, utilizando las fórmulas presentadas en el artículo, es posible calcular el flujo de gas con alta precisión.

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