Consum mitjà de gas per escalfar una casa de 150 m²: exemples de càlculs i revisió de fórmules tèrmiques

El finançament de la temporada de calefacció representa una part important del pressupost destinat al manteniment de l'habitatge.Conèixer el preu i el consum mitjà de gas per a la calefacció d'una casa de 150 m², podeu determinar amb força precisió el cost de la calefacció del local. Aquests càlculs són fàcils de fer vostè mateix sense pagar els serveis dels enginyers de calefacció.

Aprendràs tot sobre els estàndards de consum de gas i els mètodes per calcular el consum de combustible blau a partir de l'article que vam presentar. T'informarem de quanta energia es necessita per compensar les pèrdues de calor a casa durant la temporada de calefacció. Us direm quines fórmules s'han d'utilitzar en els càlculs.

Calefacció de cases rurals

Quan es calcula el consum de gas necessari per escalfar una casa, la tasca més difícil serà càlcul de pèrdues de calor, que el sistema de calefacció ha de compensar completament durant el funcionament.

El complex de pèrdues de calor depèn del clima, les característiques de disseny de l'edifici, els materials utilitzats i els paràmetres de funcionament del sistema de ventilació.

Càlcul de la quantitat compensada de calor

El sistema de calefacció de qualsevol edifici ha de compensar la seva pèrdua de calor Q (W) durant el període de temps fred. Passen per dos motius:

1. intercanvi de calor pel perímetre de la casa;
2. pèrdua de calor com a conseqüència de l'entrada d'aire fred pel sistema de ventilació.

Formalment, pèrdua de calor a través de la paret i el sostre Q_tp es pot calcular amb la fórmula següent:

Q_tp = S * dT / R,

On:

• S - Superfície (m²);
• dT – diferència de temperatura entre l'aire de l'habitació i el del carrer (°C);
• R – indicador de resistència a la transferència de calor dels materials (m² * °C/W).

L'últim indicador (que també s'anomena "coeficient de resistència tèrmica") es pot extreure de les taules adjuntes als materials o productes de construcció.

La taxa de pèrdua de calor de la casa depèn significativament del tipus de finestra de doble vidre. L'elevat preu de les finestres aïllants es justificarà per l'estalvi de combustible

Exemple. Que la paret exterior de l'habitació tingui una superfície de 12 m², dels quals 2 m² ocupa una finestra.

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

• Blocs de formigó cel·lular D400: R = 3.5.
• Finestra de doble vidre amb argó “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R = 0.75.

En aquest cas, a temperatura ambient "+22 °С" i temperatura del carrer - "-30 °С", la pèrdua de calor de la paret exterior de l'habitació serà:

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

Aquest càlcul dóna el resultat correcte sempre que no hi hagi intercanvi d'aire incontrolat (infiltració).

Pot ocórrer en els casos següents:

• La presència de defectes estructurals, com ara la fixació solta dels marcs de les finestres a les parets o la peladura del material aïllant. Cal eliminar-los.
• L'envelliment d'un edifici, provocant estelles, esquerdes o buits a la maçoneria. En aquest cas, cal introduir factors de correcció en la resistència a la transferència de calor dels materials.

De la mateixa manera, cal determinar la pèrdua de calor a través del sostre si l'objecte es troba a la planta superior. A través del terra, qualsevol pèrdua important d'energia només es produeix si hi ha un espai soterrani ventilat i sense calefacció, com ara un garatge. Gairebé cap calor entra a terra.

Per calcular l'índex de resistència a la transferència de calor dels materials multicapa, cal resumir els indicadors de les capes individuals. Normalment, només es prenen per als càlculs els materials més no conductors tèrmics

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

Q_V = L * q * c * dT, On:

• L - Flux d'aire (m³ / h);
• q - densitat de l'aire (kg/m³);
• c – capacitat calorífica específica de l'aire entrant (kJ/kg *°C);
• dT – diferència de temperatura entre l'aire de l'habitació i el del carrer (°C).

La capacitat calorífica específica de l'aire en el rang de temperatura que ens interessa [–50.. +30 °C] és igual a 1,01 kJ / kg * °C o, traduït a la dimensió que necessitem: 0,28 W * h / kg * °C. La densitat de l'aire depèn de la temperatura i la pressió, però per als càlculs podeu prendre un valor d'1,3 kg / m³.

Exemple. Per a una habitació de 12 m² amb la mateixa diferència de temperatura que en l'exemple anterior, la pèrdua de calor per ventilació serà:

Q_V = (12 * 3) * 1,3 * 0,28 * (22 – (– 30)) = 681 W.

Els dissenyadors prenen el flux d'aire segons SNiP 41-01-2003 (en el nostre exemple 3 m³ / h a 1 m² sala d'estar), però aquest valor pot ser reduït significativament pel propietari de l'edifici.

En total, la pèrdua total de calor de la sala model és:

Q = Q_tp + Q_V = 969 W.

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

De les fórmules anteriors es desprèn que el càlcul del volum de gas consumit tant durant un període curt de temps com per a tota l'estació de fred s'ha de fer tenint en compte el clima de la zona on es troba la instal·lació climatitzada.Per tant, les solucions estàndard ben provades només es poden utilitzar per a condicions naturals similars.

Per determinar paràmetres climàtics similars, podeu utilitzar 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 utilitzats en la seva construcció i aïllament, podeu utilitzar els serveis d'especialistes per calcular la quantitat de calor necessària.

Maneres de minimitzar la pèrdua de calor

El cost de la calefacció d'una casa representa una part important del cost de manteniment. Per tant, és raonable realitzar alguns tipus de treballs dirigits a reduir les pèrdues de calor per aïllament del sostre, parets de la casa, aïllament del sòl i estructures relacionades.

Aplicació esquemes d'aïllament exterior i des de l'interior de la casa es pot reduir significativament aquesta xifra. Això és especialment cert per als edificis antics amb un desgast greu a les parets i els sostres. Els mateixos taulers d'escuma de poliestirè no només poden reduir o eliminar completament la congelació, sinó que també minimitzen la infiltració d'aire a través del recobriment protegit.

També es poden aconseguir estalvis importants si les zones d'estiu de la casa, com ara les terrasses o el terra de les golfes, no estan connectades a la calefacció. En aquest cas, hi haurà una reducció important del perímetre de la part climatitzada de la casa.

L'ús del pis de l'àtic només a l'estiu estalvia significativament el cost d'escalfar la casa a l'hivern. Tanmateix, en aquest cas, el sostre de la planta superior ha d'estar ben aïllat

Si seguiu estrictament les normes de ventilació dels locals, que es prescriuen al SNiP 41-01-2003, la pèrdua de calor per l'intercanvi d'aire serà més gran que la de la congelació de les parets i el sostre de l'edifici.Aquestes normes són obligatòries per als dissenyadors i qualsevol persona jurídica si les instal·lacions s'utilitzen per a la producció o la prestació de serveis. No obstant això, els residents de la casa poden, a la seva discreció, reduir els valors especificats en el document.

A més, per escalfar l'aire fred que ve del carrer, es poden utilitzar intercanviadors de calor, en lloc d'aparells que consumeixen electricitat o gas. Així, un intercanviador de calor de plaques normal 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 cremat ha de compensar la pèrdua de calor. Per fer-ho, a més de la pèrdua de calor de l'habitatge, cal conèixer la quantitat d'energia alliberada durant la combustió, que depèn de l'eficiència de la caldera i del poder calorífic de la mescla.

Regla de selecció de caldera

L'elecció de l'escalfador s'ha de fer tenint en compte la pèrdua de calor de la casa. Hauria de ser suficient per al període en què s'assoleixin les temperatures mínimes anuals. En el passaport de la planta o caldera de gas de paret El paràmetre "potència tèrmica nominal" és responsable d'això, que es mesura en kW per als electrodomèstics.

Com que qualsevol estructura té inèrcia tèrmica, per calcular la potència requerida de la caldera, la temperatura mínima s'acostuma a prendre del període de cinc dies més fred. Per a una àrea concreta, es pot trobar a les organitzacions implicades en la recollida i tractament d'informació meteorològica, o a la Taula 1. SNiP 23-01-99 (columna núm. 4).

Fragment de la taula 1 de SNiP 23/01/99. Mitjançant-lo, podeu obtenir les dades necessàries sobre el clima de la zona on es troba la instal·lació climatitzada

Si la potència de la caldera supera l'indicador suficient per escalfar l'habitació, això no comporta un augment del consum de gas.En aquest cas, el període d'inactivitat de l'equip serà més llarg.

De vegades hi ha un motiu per triar una caldera de potència lleugerament inferior. Aquests dispositius poden ser molt més barats tant per comprar com per operar. No obstant això, en aquest cas, és necessari disposar d'una font de calor de reserva (per exemple, un escalfador complet amb un generador de gas), que es pot utilitzar en gelades severes.

El principal indicador de l'eficiència i l'economia d'una caldera és el factor d'eficiència. Per als equips domèstics moderns oscil·la entre el 88 i el 95%. L'eficiència s'indica al passaport del dispositiu i s'utilitza per calcular el consum de gas.

Fórmula d'alliberament de calor

Per calcular correctament el consum de gas natural o liquat per a la calefacció d'una casa amb una superfície d'uns 150 m² Cal esbrinar un indicador més: el poder calorífic (calor específica de combustió) del combustible subministrat. Segons el sistema SI, es mesura en J/kg per al gas liquat o en J/m³ per natural.

Els dipòsits de gas (envasos per emmagatzemar gas liquat) es caracteritzen per litres. Per saber quant de combustible s'inclourà en quilograms, podeu utilitzar la relació 0,54 kg / 1 l

Hi ha dos valors per a aquest indicador: poder calorífic inferior (H_l) i més alt (H_h). Depèn de la humitat i la temperatura del combustible. Quan calculeu, preneu l'indicador H_l – ho heu de saber al vostre proveïdor de gas.

Si no hi ha aquesta informació, es poden prendre els valors següents en els càlculs:

• per al 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 següents poders calorífics:

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

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

V = Q * E / (H_l *K), On:

• Q – pèrdues de calor de l'edifici (kW);
• E – durada del període de calefacció (h);
• H_l - Poder calorífic mínim del gas (kW * h/m³);
• K – Rendiment de la caldera.

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

Exemple de càlcul del consum de gas

Per exemple, prenguem una típica cabana de fusta de dos pisos amb marc prefabricat. Regió – Territori d'Altai, Barnaul.

La mida de la casa és de 10 x 8,5 m. L'angle del sostre a dues aigües és de 30 °. Aquest projecte es caracteritza per un àtic càlid, una àrea de vidre relativament gran, l'absència de soterrani i parts que sobresurten de la casa

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

• Pis. En absència d'un soterrani ventilat, es poden descuidar les pèrdues pel terra i la base.
• Finestra. Unitat de doble vidre “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R_o = 0,75. Zona de vidre S_o = 40 m².
• Murs. L'àrea de la paret longitudinal (lateral) és de 10 * 3,5 = 35 m². L'àrea de la paret transversal (façana) és de 8,5 * 3,5 + 8,5² * tg(30) / 4 = 40 m². Així, la superfície perimetral total de l'edifici és de 150 m², i tenint en compte l'envidrament el valor desitjat S_s = 150 – 40 = 110 m².
• Murs. Els principals materials d'aïllament tèrmic són fusta laminada de 200 mm de gruix (R_b = 1,27) i aïllament de basalt, 150 mm de gruix (R_u = 3,95). Resistència total a la transferència de calor per a una paret R_s = R_b + R_u = 5.22.
• Sostre. L'aïllament segueix completament la forma del sostre. Zona coberta sense voladissos S_k = 10 * 8,5 / cos (30) = 98 m².
• Sostre. Els principals materials d'aïllament tèrmic són el revestiment, de 12,5 mm de gruix (R_v = 0,07) i aïllament de basalt, 200 mm de gruix (R_u = 5,27). Resistència total a la transferència de calor per a un sostre R_k = R_v + R_u = 5.34.
• Ventilació. Deixeu que el flux d'aire es calculi no segons l'àrea de la casa, sinó tenint en compte els requisits per garantir un valor d'almenys 30 m³ per persona per hora. Ja que 4 persones viuen permanentment a la casa de camp, doncs L = 30 * 4 = 120 m³ / h.

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

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

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

Calculem la pèrdua de calor:

• per finestres: Q_o = S_o * dT / R_o = 40 * 65 / 0,75 = 3467 W;
• a través de les parets: Q_s = S_s * dT / R_s = 110 * 65 / 5,22 = 1370 W;
• pel sostre: Q_k = S_k * dT / R_k = 98 * 65 / 5,34 = 1199 W;
• a causa de la ventilació: Q_v = L * q * c * dT = 120 * 1,3 * 0,28 * 65 = 2839 W.

La pèrdua total de calor de tota la casa durant el període fred de cinc dies serà:

Q = Q_o + Q_s + Q_k + Q_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'utilitzar un dispositiu més productiu.

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

L'estació freda, quan cal la calefacció, s'entén com una estació amb temperatures mitjanes diàries inferiors als 8-10 °C. Per tant, per als càlculs podeu prendre les columnes núm. 11-12 o les columnes núm. 13-14 de la taula 1 del SNiP 23-01-99.

Aquesta elecció roman en mans dels propietaris de la casa. En aquest cas, no hi haurà una diferència significativa en el consum anual de combustible. En el nostre cas, ens centrarem en el període amb temperatures inferiors a “+10 °C”. La durada d'aquest període és de 235 dies o E = 5640 hores.

Amb la calefacció centralitzada, l'encesa i apagada del subministrament de refrigerant es produeix segons els estàndards establerts. Un dels avantatges d'una casa particular és l'inici del mode de calefacció a petició dels residents

La pèrdua de calor de la casa per a la temperatura mitjana durant aquest període es calcula de la mateixa manera que al pas 2, només el paràmetre dT = 24 – (– 6,7) = 30,7 °С. Després de realitzar els càlculs obtenim Q = 4192 W.

Pas 4. Calculem el volum de gas consumit.

Deixeu que l'eficiència de la caldera K = 0,92. Aleshores, el volum de gas consumit (amb indicadors mitjans del poder calorífic mínim de la mescla de gas) durant el període de temps fred serà:

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

Coneixent els preus del gas, podeu calcular els costos financers de la calefacció.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Reduir el consum de gas eliminant els errors associats a l'aïllament de la llar. Exemple real:

Consum de gas a la potència tèrmica coneguda:

Tots els càlculs de pèrdues de calor es poden realitzar de manera independent només quan es coneixen les propietats d'estalvi de calor dels materials amb què es construeix la casa. Si l'edifici és vell, primer cal comprovar si es congela i eliminar els problemes identificats.

Després d'això, utilitzant les fórmules presentades a l'article, podeu calcular el consum de gas amb gran precisió.

Si us plau, deixeu els vostres comentaris al bloc de comentaris a continuació. Publicar fotos relacionades amb el tema de l'article, fer preguntes sobre punts d'interès. Comparteix informació útil que pot ser útil per als visitants del nostre lloc.