Consumul mediu de gaz pentru încălzirea unei case de 150 m²: exemplu de calcul și prezentare generală a formulelor termotehnice

Finanțarea sezonului de încălzire reprezintă o parte semnificativă a bugetului alocat întreținerii locuinței. Cunoscând prețul și consumul mediu de gaz pentru încălzirea unei case de 150 m², se pot determina destul de exact costurile pentru încălzirea încăperilor. Aceste calcule pot fi realizate ușor pe cont propriu, fără a plăti servicii de termotehnicieni.

Veți afla totul despre normele de consum de gaz și metodele de calcul al consumului de gaz din articolul pe care vi-l prezentăm. Vă vom spune câtă energie va fi necesară pentru a compensa pierderile de căldură ale casei în sezonul de încălzire. Vă vom indica ce formule trebuie utilizate în calcule.

Încălzirea caselor de țară

La calculul consumului de gaz necesar pentru încălzirea casei, cea mai dificilă sarcină va fi calculul pierderilor de căldură, pe care sistemul de încălzire trebuie să le compenseze complet în timpul funcționării.

Complexul pierderilor de căldură depinde de climă, de caracteristicile constructive ale clădirii, de materialele utilizate și de parametrii de funcționare ai sistemului de ventilație.

Calculul cantității de căldură compensate

Sistemul de încălzire al oricărei clădiri trebuie să compenseze pierderile sale de căldură Q (W) în perioada rece. Acestea se produc din două motive:

1. schimbul de căldură prin perimetrul casei;
2. pierderea de căldură ca urmare a pătrunderii aerului rece prin sistemul de ventilație.

Formal, pierderile de căldură prin perete și acoperiș Q_tp pot fi calculate conform următoarei formule:

Q_tp = S * dT / R

unde:

• S – suprafața (m²);
• dT – diferența de temperatură dintre aerul interior și cel exterior (°C);
• R – indicele de rezistență la transferul termic al materialelor (m² * °C / W).

Ultimul indicator (numit și “coeficient de rezistență termică”) poate fi preluat din tabelele anexate materialelor sau produselor de construcție.

Indicatorul pierderilor de căldură ale casei depinde semnificativ de tipul geamului termoizolant. Prețul ridicat al ferestrelor termoizolate va fi justificat prin economisirea de combustibil.

Exemplu. Să presupunem că peretele exterior al camerei are o suprafață de 12 m², dintre care 2 m² sunt ocupați de fereastră.

Indicatorii de rezistență la transferul termic sunt următorii:

• Blocuri de gazobeton D400: R = 3.5.
• Geam termopan dublu cu argon “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R = 0,75.

În acest caz, la temperatura camerei “+22°C”, iar cea exterioară – “–30°C”, pierderile de căldură ale peretelui exterior al camerei vor fi:

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

Un astfel de calcul dă un rezultat corect cu condiția absenței schimbului de aer necontrolat (infiltrației).

Aceasta poate apărea în următoarele cazuri:

• Prezența defectelor de construcție, cum ar fi etanșarea necorespunzătoare a ramelor ferestrelor la pereți sau delaminarea materialului izolator. Acestea trebuie remediate.
• Îmbrănirea clădirii, ca urmare a căreia în zidărie apar ciobituri, fisuri sau gouri. În acest caz, este necesar să se ntroducă coeficienți de corecție în ndicatorul rezistenței la transferul termic al materialelor.

În același mod, este necesar să se determine pierderile de căldură prin acoperiș, dacă obiectul este situd la ultimul etaj. Prn podea, o pierdere semnificativă de energie are loc doar în cazul existenței unui subsol neîncălzit și ventilat, cum ar fi un garaj. În pământ, căldura practic nu se pierde.

Pentru calculul indicatoului rezistenței la transferul termic al materialelor multistrat, este necesar să se sumeze indicatouri straturilor indivduale. De obicei, pentru calcule se iau doar cele mai puțin termoconductoare materiale.

Să analizăm a doua cauză a pierderilor de căldură – ventilația clădirii. Consumul de energie pentru încălzirea aerului de alimentare (Q_v) poate fi calculat cu formula:

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

• L – debitul de aer (m³ / h);
• q – densitatea aerului (kg / m³);
• c – căldura specifică a aerului de intrare (kJ / kg *°C);
• dT – diferența de temperatură între aerul din cameră și cel exterior (°C).

Căldura specifică a aerului în intervalul de temperatură care ne interesează [–50.. +30 °C] este egală cu 1,01 kJ / kg *°C sau, convertit la dimensiunea de care avem nevoie: 0,28 W * h / kg *°C. Densitatea aerului depinde de temperaură și presiune, dar pentru calcule se poate lua o valoare de 1,3 kg / m³.

Exemplu. Pentru o cameră de 12 m² cu aceeași diferență de temperaură ca și în exemplul precedent, pierderile de căldură datorate funcționării ventilației vor fi:

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

Poiectanții iau debitul de aer conform SNiP 41-01-2003 (în exemplul nostru, 3 m³ / h la 1 m² de surafață a camerei de locuit), dar această valoare poate fi semnificativ redusă de propietarul clădirii.

În total, pierderile totale de căldură ale camerei model sunt:

Q = Q_tp + Q_v = 969 W.

Pentru calcularea pierderilor de căldură pe zi, săptămână sau lună, este necesar să cunoașteți temperatura medie pentru aceste perioade.

Din formulele de mai sus se vede că calculul volumului de gaz consumat, atât pentru o perioadă scurtă de timp, cât și pentru întregul sezon rece, trebuie efectuat ținând cont de clima localității unde se află obiectul încălzit. Prin urmare, utilizarea soluțiilor tipice bine testate este posibilă doar pentru condiții naturale similare.

Pentru a determina parametri climatici similari, puteți utiliza hărțile temperaturilor medii lunare în perioada de iarnă. Acestea se găsesc ușor pe internet.

În cazul unei geometrii complexe a casei și a diversității materialelor utilizate la construcția și izolarea acesteia, pentru calcularea cantității necesare de căldură puteți apela la serviciile specialiștilor.

Metode de minimizare a pierderilor de căldură

Costurile pentru încălzirea casei reprezintă o parte semnificativă a cheltuielilor de întreținere a acesteia. Prin urmare, este rezonabil să efectuați unele tipuri de lucrări menite să reducă pierderile de căldură prin izolarea tavanului, a pereților casei, termoizolarea podelei și a construcțiilor adiacente.

Aplicarea schemele de izolare exterioară și interioară a casei permite reducerea semnificativă a acestui indicator. În special, acest lucru se referă la clădirile vechi cu o uzură puternică a pereților și planșeelor. Aceleași plăci din polistiren expandat permit nu numai reducerea sau eliminarea completă a înghețului, ci și reducerea la minimum a infiltrației aerului prin învelișul protejat.

De asemenea, se poate obține o economie semnificativă dacă nu conectați la încălzire zonele de vară ale casei, cum ar fi verandele sau etajul mansardei. În acest caz, va avea loc o reducere semnificativă a perimetrului părții încălzite a casei.

Utilizarea etajului mansardei doar în timpul verii economisește substanțial costurile de încălzire a casei iarna. Totuși, în acest caz, tavanul etajului superior trebuie să fie bine izolat.

Dacă respectați cu strictețe normele de ventilare a încăperilor, care sunt prevăzute în SNiP 41-01-2003, atunci pierderile de căldură de la schimbul de aer vor fi mai mari decât de la înghețul pereților și acoperișului clădirii. Aceste reguli sunt obligatorii pentru proiectanți și orice persoane juridice, dacă încăperea este utilizată pentru producție sau prestarea de servicii. Cu toate acestea, locatarii casei pot, la discreția lor, să reducă valorile specificate în document.

În plus, pentru încălzirea aerului rece care intră din exterior, se pot utiliza schimbătoare de căldură, nu aparate care consumă electricitate sau gaz. Astfel, un recuperator obișnuit cu plăci poate economisi mai mult de jumătate din energie, iar un dispozitiv mai complex cu agent termic – aproximativ 75%.

Calculul volumului necesar de gaz

Gazul combustibil trebuie să compenseze pierderile de căldură. Pentru aceasta, pe lângă pierderile termice ale locuinței, este necesar să cunoașteți volumul de energie degajat la ardere, care depinde de randamentul cazanului și de puterea calorică a amestecului.

Regula de alegere a centralei termice

Alegerea cazanului trebuie efectuată ținând cont de pierderile termice ale locuinței. Acesta trebuie să fie suficient pentru perioada în care se atinge minimul anual al temperaturilor. În pașaportul cazanului pe gaz de podea sau de perete, acest lucru este indicat de parametrul “putere termică nominală”, care pentru aparatele de uz casnic se măsoară în kW.

Deoarece orice construcție are inerție termică, pentru calculul puterii necesare a cazanului se ia de obicei ca temperatură minimă valoarea celei mai reci perioade de cinci zile. Pentru o localitate anume, aceasta o puteți afla de la organizațiile care se ocupă cu colectarea și prelucrarea informațiilor meteorologice, sau din tabelul 1. SNiP 23-01-99 (coloana nr. 4).

Fragment din tabelul 1 din SNiP 23-01-99. Cu ajutorul acestuia puteți obține datele necesare privind clima localității în care se află obiectul încălzit.

Dacă puterea cazanului depășește valoarea suficientă pentru încălzirea încăperii, aceasta nu duce la o creștere a consumului de gaz. În acest caz, perioada de inactivitate a echipamentului va fi mai lungă.

Uneori, este rezonabil să alegeți un cazan cu o putere puțin mai mică. Astfel de dispozitive pot fi semnificativ mai ieftine atât la achiziționare, cât și la exploatare. Totuși, în acest caz, este necesar să aveți o sursă de căldură de rezervă (de exemplu, un calorifer împreună cu un generator pe benzină), care poate fi utilizată în caz de înghețuri severe.

Indicatorul principal al eficienței și economicității cazanului este randamentul. La echipamentele moderne de uz casnic, acesta se situează între 88% și 95%. Randamentul este menționat în pașaportul dispozitivului și este utilizat la calculul consumului de gaz.

Formula de degajare a căldurii

Pentru a calcula corect consumul de gaz natural sau gaz lichefiat pentru încălzirea unei locuințe cu o suprafață de aproximativ 150 m², este necesar să cunoașteți încă un indicator – puterea calorică (căldura specifică de ardere) a combustibilului furnizat. Conform sistemului “SI”, aceasta se măsoară în J/kg pentru gazul lichefiat sau în J/m³ pentru cel natural.

Gazoider-ele (rezervoare pentru stocarea gazului lichefiat) se caracterizează în litri. Pentru a afla cât combustibil intră în el în kilograme, puteți aplica raportul de 0,54 kg / 1 l.

Există două valori ale acestui indicator – puterea calorică inferioară (H_l) și superioară (H_h). Aceasta depinde de umiditatea și temperatura combustibilului. La calcul, se ia valoarea H_l – aceasta trebuie să o aflați de la furnizorul de gaz.

Dacă nu există astfel de informații, atunci la calcule puteți accepta următoarele valori:

• pentru gaz natural H_l = 33,5 MJ / m³;
• pentru gaz lichefiat H_l = 45,2 MJ / kg.

Având în vedere că 1 MJ = 278 W * h, obținem următoarele valori ale puterii calorifice:

• pentru gaz natural H_l = 9,3 kW * h / m³;
• pentru gaz lichefiat H_l = 12,6 kW * h / kg.

Volumul de gaz consumat într-o anumită perioadă de timp V (m³ sau kg) se poate calcula cu următoarea formulă:

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

• Q – pierderile de căldură ale clădirii (kW);
• E – durata perioadei de încălzire (h);
• H_l – puterea calorifică minimă a gazului (kW * h / m³);
• K – randamentul cazanului.

Pentru gaz lichefiat, dimensiunea lui H_l este kW * h / kg.

Exemplu de calcul al consumului de gaz

Pentru exemplu, să luăm un cămin tipic prefabricat cu cadru din lemn cu două etaje. Regiunea – Ținutul Altai, orașul Barnaul.

Dimensiunile căminului – 10 x 8,5 m. Unghiul de înclinare al acoperișului în două ape – 30°. Acest proiect se distinge printr-o mansardă caldă, o suprafață relativ mare de geamuri, lipsa subsolului și a părților proeminente ale casei.

Pasul 1. Să calculăm parametrii principali ai casei pentru determinarea pierderilor de căldură:

• Pardoseala. În cazul absenței unui subsol ventilat, pierderile prin podea și fundație pot fi neglijate.
• Ferestre. Geam termopan cu două camere “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R_o = 0,75. Suprafața vitrată S_o = 40 m².
• Pereții. Suprafața peretelui longitudinal (lateral) este 10 * 3,5 = 35 m². Suprafața peretelui transversal (fațadă) este 8,5 * 3,5 + 8,5² * tg(30) / 4 = 40 m². Astfel, suprafața totală a perimetrului clădirii este 150 m², iar ținând cont de vitrare, valoarea căutată S_s = 150 – 40 = 110 m².
• Pereții. Materialele principale de termoizolație sunt cheresteaua stratificată (BLC) cu grosimea de 200 mm (R_b = 1,27) și vata bazaltică, cu grosimea de 150 mm (R_u = 3,95). Indicele total de rezistență la transferul termic pentru perete R_s = R_b + R_u = 5,22.
• Acoperișul. Izolarea urmează complet forma acoperișului. Suprafața învelitorii fără streșini S_k = 10 * 8,5 / cos(30) = 98 m².
• Acoperișul. Materialele principale de termoizolație sunt lambriul, cu grosimea de 12,5 mm (R_v = 0,07) și vata bazaltică, cu grosimea de 200 mm (R_u = 5,27). Indicele total de rezistență la transferul termic pentru acoperiș R_k = R_v + R_u = 5,34.
• Ventilația. Debitul de aer trebuie calculat nu în funcție de suprafața casei, ci ținând cont de cerința de a asigura o valoare de cel puțin 30 m³ pe persoană pe oră. Deoarece în vilă locuiesc permanent 4 persoane, L = 30 * 4 = 120 m³ / h.

Pasul 2. Să calculăm puterea necesară a centralei. Dacă echipamentul a fost deja achiziționat, acest pas poate fi omis.

Pentru calculele noastre, este necesar să cunoaștem doar doi indicatori ai centralei pe gaz: randamentul și puterea nominală. Acestea trebuie să fie trecute în pașaportul dispozitivului.

Temperatura celei mai reci perioade de cinci zile este de “–41 °C”. Vom considera temperatura de confort ca fiind “+24 °C”. Astfel, diferența medie de temperatură pentru această perioadă va fi dT = 65 °C.

Să calculăm pierderile de căldură:

• prin ferestre: Q_o = S_o * dT / R_o = 40 * 65 / 0.75 = 3467 W;
• prin pereți: Q_s = S_s * dT / R_s = 110 * 65 / 5.22 = 1370 W;
• prin acoperiș: Q_k = S_k * dT / R_k = 98 * 65 / 5.34 = 1199 W;
• din cauza ventilației: Q_v = L * q * c * dT = 120 * 1.3 * 0.28 * 65 = 2839 W.

Pierderile totale de căldură ale întregii case în perioada celor mai reci cinci zile vor fi:

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

Astfel, pentru această casă model, se poate alege o centrală pe gaz cu parametrul de putere termică maximă egal cu 10-12 kW. Dacă gazul este folosit și pentru asigurarea apei calde menajere, atunci va trebui să se aleagă un dispozitiv mai performant.

Pasul 3. Să calculăm durata perioadei de încălzire și pierderile medii de căldură.

Prin anotimpul rece, când este necesară încălzirea, se înțelege sezonul cu temperaturi medii zilnice sub 8-10 °C. Prin urmare, pentru calcule se pot lua fie coloanele nr. 11-12, fie coloanele nr. 13-14 din tabelul 1 al SNiP 23-01-99.

Această alegere rămâne la latitudinea proprietarilor vilei. Nu va exista o diferență semnificativă în consumul anual de combustibil. În cazul nostru, ne vom opri asupra perioadei cu temperaturi sub “+10 °C”. Durata acestei perioade este de 235 de zile sau E = 5640 de ore.

În cazul încălzirii centralizate, pornirea și oprirea alimentării cu agent termic se face conform normelor stabilite. Unul dintre avantajele unei case private este pornirea modului de încălzire la dorința locatarilor.

Pierderile de căldură ale casei pentru temperatura medie din această perioadă se calculează la fel ca la pasul 2, doar că parametrul dT = 24 – (– 6.7) = 30.7 °C. După efectuarea calculelor, obținem Q = 4192 W.

Pasul 4. Să calculăm volumul de gaz consumat.

Fie randamentul cazanului K = 0.92. Atunci volumul de gaz consumat (la parametrii medii ai puterii calorifice minime a amestecului gazos) pentru perioada rece va fi:

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

Cunoscând prețurile gazului, se pot calcula și costurile financiare pentru încălzire.

Concluzii și material video util pe această temă

Reducerea consumului de gaz prin eliminarea erorilor legate de izolarea termică a casei. Exemplu real:

Consumul de gaz la o putere termică cunoscută:

Toate calculele pierderilor de căldură se pot efectua independent numai atunci când sunt cunoscute proprietățile de izolare termică ale materialelor din care este construită casa. Dacă clădirea este veche, în primul rând este necesar să o verificați pentru îngheț și să eliminați problemele identificate.

După aceasta, conform formulelor prezentate în articol, se poate efectua calculul consumului de gaz cu o precizie ridicată.

Vă rugăm să lăsați comentarii în blocul de mai jos pentru feedback. Plasați fotografii pe tema articolului, adresați întrebări despre punctele care vă interesează. Împărtășiți informații utile care ar putea fi de folos vizitatorilor site-ului nostru.