O consumo médio de gás para aquecer uma casa é de 150 m²: um exemplo de cálculos e uma visão geral das fórmulas térmicas

O financiamento da estação de aquecimento é uma parte significativa do orçamento gasto em manutenção de moradias. Conhecendo o preço e o consumo médio de gás para aquecer uma casa a 150 m², você pode determinar com precisão o custo do aquecimento das instalações. Esses cálculos são fáceis de fazer por conta própria, sem pagar pelos serviços dos engenheiros de calor.

Você aprenderá tudo sobre os padrões e métodos de consumo de gás em nosso artigo. Falaremos sobre quanta energia é necessária para compensar a perda de calor de uma casa durante a estação de aquecimento. Vamos mostrar quais fórmulas devem ser usadas nos cálculos.

Aquecimento de casas de campo

Ao calcular a taxa de fluxo de gás, necessária para aquecer uma casa, a tarefa mais difícil será cálculo de perda de calor, que deve ser totalmente compensado pelo sistema de aquecimento durante a operação.

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

Cálculo do calor compensado

O sistema de aquecimento de qualquer edifício deve compensar sua perda de calor Q (W) no período frio. Eles ocorrem por dois motivos:

1. transferência de calor através do perímetro da casa;
2. perda de calor devido à entrada de ar frio através do sistema de ventilação.

Formalmente, 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 interior e o exterior (° C);
• R - um indicador de resistência à transferência térmica de materiais (m² * ° C / p).

O último indicador (também chamado de “coeficiente de resistência térmica”) pode ser obtido das tabelas anexas aos materiais ou produtos de construção.

O tipo de janela com vidro duplo depende significativamente do indicador de perda de calor em casa. O alto preço das janelas isoladas será justificado devido à economia de combustível

Um exemplo Deixe a parede externa da sala ter uma área de 12 m²dos quais 2 m² pega uma janela.

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

• Blocos de concreto aerados D400: R = 3.5.
• Janela dupla com vidro duplo, câmara com árgon “4M1 - 16Ar - 4M1 - 16Ar - 4I": R = 0.75.

Nesse caso, à temperatura ambiente “+ 22 ° C” e ao ar livre - “–30 ° C”, 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 watts.

Este cálculo fornece o resultado correto se não houver troca de ar descontrolada (infiltração).

Pode ocorrer nos seguintes casos:

• A presença de defeitos estruturais, como folga nas molduras das janelas nas paredes ou descamação do material de isolamento. Eles devem ser eliminados.
• Envelhecimento do edifício, como resultado de lascas, rachaduras ou vazios se formarem na alvenaria. Nesse caso, é necessário introduzir fatores de correção no indicador de resistência à transferência de calor dos materiais.

Da mesma forma, é necessário determinar a perda de calor através do telhado, se o objeto estiver localizado no piso superior. Através do piso, qualquer perda significativa de energia ocorre apenas se houver um porão sem aquecimento e queimado, como uma garagem. O calor dificilmente sai da terra.

Para calcular a resistência à transferência de calor de materiais multicamadas, é necessário resumir o desempenho de camadas individuais. Normalmente, apenas os materiais mais não condutores são utilizados para cálculos.

Considere o segundo motivo da perda de calor - a ventilação do edifício. Consumo de energia para aquecer o ar fornecido (Q_em) pode ser calculado pela fórmula:

Q_em = L * q * c * dTonde:

• L - consumo de ar (m³ / h);
• q - densidade do ar (kg / m³);
• c - calor específico do ar recebido (kJ / kg * ° C);
• dT - diferença de temperatura entre o ar interior e o exterior (° C).

O calor específico do ar na faixa de temperatura de seu 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 da pressão, mas para cálculos você pode usar um valor de 1,3 kg / m³.

Um exemplo Para quarto 12 m² com a mesma diferença de temperatura do exemplo anterior, as perdas de calor devido ao trabalho de ventilação serão:

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

Os projetistas medem o fluxo de ar de acordo com o SNiP 41-01-2003 (no nosso exemplo, 3 m³ / h a 1 m² sala de estar), mas esse valor pode ser reduzido significativamente pelo proprietário do prédio.

A perda total de calor total da sala do modelo é:

Q = Q_tp + Q_em = 969 watts

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

A partir das fórmulas acima, é evidente que o cálculo do volume de gás consumido por um curto período de tempo e durante toda a estação fria deve ser realizado levando em consideração o clima da área onde o objeto aquecido está localizado. Portanto, é possível usar soluções padrão comprovadas apenas para condições ambientais semelhantes.

Para determinar parâmetros climáticos semelhantes, você pode usar os mapas de temperaturas médias mensais no inverno. Eles podem ser facilmente encontrados na Internet.

Com a geometria complexa da casa e a variedade de materiais usados ​​em sua construção e isolamento, você pode usar os serviços de especialistas para calcular a quantidade necessária de calor.

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 visando reduzir a perda de calor por isolamento de tetoas paredes da casa isolamento de piso e projetos relacionados.

Aplicação esquemas de isolamento fora e dentro da casa pode reduzir significativamente esse número. Isto é especialmente verdade em edifícios antigos com forte desgaste de paredes e pisos. As mesmas placas de espuma de poliestireno 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 obtidas se as áreas de verão da casa, como a varanda ou o sótão, não estiverem conectadas ao aquecimento. Nesse caso, haverá uma redução significativa no perímetro da parte aquecida da casa.

Usar o piso do sótão apenas no verão economiza significativamente o custo de aquecimento da casa no inverno. No entanto, nesse caso, o teto do piso superior deve estar bem isolado

Se você seguir rigorosamente os padrões de ventilação das instalações, prescritos no SNiP 41-01-2003, a perda de calor da troca de ar será maior do que o congelamento das paredes e do telhado do edifício. Essas regras são obrigatórias para designers e quaisquer entidades legais, se as instalações forem usadas para produção ou prestação de serviços. No entanto, os moradores da casa podem, a seu critério, reduzir os valores indicados no documento.

Além disso, os trocadores de calor podem ser usados ​​para aquecer o ar frio que sai da rua, em vez de aparelhos que consomem eletricidade ou gás. Assim, um trocador de calor de placas comum pode economizar mais da metade da energia, e um dispositivo mais complexo com um líquido de refrigeração pode economizar 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 em casa, é necessário conhecer a quantidade de energia liberada durante a combustão, que depende da eficiência da caldeira e do valor calorífico da mistura.

Regra de seleção da caldeira

A escolha do aquecedor deve ser realizada 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 ou caldeira a gás de parede o parâmetro “potência térmica nominal”, medido em kW para eletrodomésticos, é responsável por isso.

Como qualquer estrutura possui inércia térmica, para calcular a capacidade necessária da caldeira para a temperatura mínima, geralmente é utilizado o indicador do período mais frio de cinco dias. Para uma área específica, ela pode ser encontrada em organizações envolvidas na coleta e processamento de informações meteorológicas ou na tabela 1. SNiP 23-01-99 (coluna nº 4).

Um fragmento da tabela 1 do SNiP 23-01-99. Usando-o, você pode obter os dados necessários sobre o clima da área onde o objeto aquecido está localizado

Se a energia da caldeira exceder o indicador suficiente para aquecer a sala, isso não levará a um aumento no consumo de gás. Nesse caso, o tempo de inatividade do equipamento será maior.

Às vezes, há uma razão para escolher uma caldeira de potência um pouco menor. Esses dispositivos podem ser muito mais baratos na compra e operação. No entanto, neste caso, é necessário ter uma fonte de calor sobressalente (por exemplo, um aquecedor com um gerador de gás), que pode ser usado em geadas severas.

O principal indicador da eficiência e eficiência da caldeira é a eficiência. Para equipamentos domésticos modernos, varia de 88 a 95%. A eficiência é registrada no passaporte do dispositivo e é usada no cálculo do consumo de gás.

Fórmula de liberação de calor

Calcular corretamente o consumo de gás natural ou liquefeito para aquecer uma casa com uma área de aproximadamente 150 m² você precisa conhecer outro indicador - o valor calorífico (calor específico da combustão) do combustível fornecido. De acordo com o sistema SI, é medido em J / kg para gás liquefeito ou em J / m³ para natural.

Os suportes de gás (tanques para armazenamento de gás liquefeito) são caracterizados em litros. Para descobrir quanto combustível entrará em quilogramas, você pode aplicar uma proporção de 0,54 kg / 1 l

Existem dois valores desse indicador - menor valor calorífico (H_eu) e superior (H_h) Depende da umidade e temperatura do combustível. Ao calcular, pegue um indicador H_eu - Você precisa descobrir isso do fornecedor de gás.

Se não houver essas informações, nos cálculos você poderá obter os seguintes valores:

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

Dado que 1 mJ = 278 W * h, obtemos os seguintes valores caloríficos:

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

Volume de gás consumido durante um certo 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, dimensão H_eu igual a kW * h / kg.

Exemplo de cálculo do consumo de gás

Por exemplo, pegue uma casa pré-fabricada de madeira de dois andares com estrutura típica. Região - Território de Altai, Barnaul.

O tamanho da casa é de 10 x 8,5 M. A inclinação do telhado de duas águas é de 30 °. Este projeto é caracterizado por um sótão quente, uma área relativamente grande de vidros, a ausência de um porão e partes salientes da casa

Etapa 1 Calculamos os principais parâmetros da casa para calcular a perda de calor:

• Paul Na ausência de um porão purgado, as perdas através do piso e da fundação podem ser negligenciadas.
• As janelas. Janela com vidro duplo, câmara dupla "4M1 - 16Ar - 4M1 - 16Ar - 4I": R_o = 0,75. Área de vidros S_o = 40 m².
• As paredes. A área da parede longitudinal (lateral) é de 10 * 3,5 = 35 m². A área da parede transversal (frontal) é 8,5 * 3,5 + 8,5² * tg(30) / 4 = 40 m². Assim, o perímetro total do edifício é de 150 m²e tendo em conta a vidraça, o valor desejado S_s = 150 - 40 = 110 m².
• As paredes. Os principais materiais de isolamento térmico são feixes colados, com 200 mm de espessura (R_b = 1,27) e isolamento de basalto, 150 mm de espessura (R_vc = 3,95). A resistência total à transferência de calor para a parede R_s = R_b + R_vc = 5.22.
• O telhado. O aquecimento repete completamente a forma do telhado. Área do telhado sem saliências S_k = 10 * 8,5 / cos (30) = 98 m².
• O telhado. Os principais materiais de isolamento térmico são revestimentos, com 12,5 mm de espessura (R_v = 0,07) e isolamento de basalto, 200 mm de espessura (R_vc = 5,27). A resistência total à transferência de calor para o telhado R_k = R_v + R_vc = 5.34.
• Ventilação. Calcule o caudal de ar não de acordo com a área da casa, mas tendo em conta os requisitos, garanta um valor de pelo menos 30 m³ por pessoa, por hora. Desde a casa é constantemente habitada por 4 pessoas, então L = 30 * 4 = 120 m³ / h

Etapa. 2) Calculamos a potência necessária da caldeira. Se o equipamento já tiver sido adquirido, esta etapa poderá ser ignorada.

Para nossos cálculos, é necessário conhecer apenas dois indicadores de uma caldeira a gás: eficiência e potência nominal. Eles devem estar registrados no passaporte do dispositivo.

A temperatura do período mais frio de cinco dias é de – –41 ° C ". Tomaremos uma temperatura confortável como "+24 ° C". Assim, a diferença média de temperatura durante esse período será dT = 65 ° C.

Calculamos 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 = L * 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 um parâmetro de potência térmica máxima de 10 a 12 kW. Se o gás também for usado para fornecer água quente, você precisará usar um dispositivo mais produtivo.

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

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

Esta escolha é deixada para os proprietários da casa. Nesse caso, não haverá diferença significativa no consumo anual de combustível. No nosso caso, permaneceremos em um período com temperatura abaixo de "+ 10 ° C". A duração deste período é de 235 dias ou E = 5640 horas.

Com aquecimento centralizado, ligar e desligar o suprimento de refrigerante é realizado de acordo com os padrões estabelecidos. Uma das vantagens de uma casa particular é o lançamento de um modo de aquecimento a pedido dos moradores

A perda de calor da casa para a temperatura média desse período é calculada como na etapa 2, apenas o parâmetro dT = 24 - (- 6,7) = 30,7 ° С. Após realizar os cálculos, obtemos Q = 4192 watts.

Etapa 4 Calculamos a quantidade de gás consumida.

Deixe a eficiência da caldeira K = 0,92. Então, o volume de gás consumido (com indicadores médios do valor calorífico mínimo da mistura de gases) para o período frio de tempo 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 / (12600 * 0,92) = 2040 kg.

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

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

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

Fluxo de gás na produção de calor conhecida:

Todos os cálculos de perda de calor podem ser realizados de forma independente apenas quando são conhecidas as propriedades de economia de calor dos materiais de que a casa é construída. Se o prédio for antigo, é necessário verificar se há congelamento e eliminar os problemas identificados.

Depois disso, usando as fórmulas apresentadas no artigo, é possível calcular o fluxo de gás com alta precisão.

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