Consumo de gás de reservatório de gás para aquecimento: como calcular + dicas para minimizar

É sabido que os tanques de gás são cada vez mais utilizados para aquecimento de casas e chalés com residência permanente ou de longa duração.Também é indiscutível que uma grande parte do orçamento para aquecimento de uma casa é o custo do combustível. No nosso caso é gás liquefeito.

Portanto, o proprietário prudente deve saber calcular corretamente o consumo de gás de um tanque de gás para aquecimento e ser capaz de prever os intervalos entre as recargas. Isto também é relevante porque a entrega de gás, enquanto serviço de transporte, tem um preço bastante significativo.

Iremos ajudá-lo de forma acessível a calcular de forma independente o consumo de gás liquefeito para aquecimento da sua casa em sistemas de abastecimento de gás com reservatório de gás. Este conhecimento é relevante ao projetar a construção de uma nova casa e ao planejar a reconstrução de um sistema de fornecimento de calor existente. Cálculos realizados corretamente permitirão controlar o consumo de gás e reduzir os custos do gás.

Fatores que afetam o consumo de gás

O reservatório de gás tem a forma de um tanque volumétrico que é abastecido com gás liquefeito de petróleo (GLP). Esta é uma mistura de dois gases - propano e butano.

Esquemas de aquecimento autônomo com extração de gás de um tanque de gás e uma caldeira a gás no sistema tornaram-se uma alternativa moderna ao aquecimento de casas a partir de caldeiras a combustível sólido ou diesel

O armazenamento de gás nesses tanques, com posterior utilização para aquecimento da casa, pode ser devido aos seguintes fatores:

• a impossibilidade de ligação ao tubo de gás principal ou o alto custo dessa conexão;
• problemas constantes e não resolvidos pelos serviços de gás com a pressão do gás no gasoduto central.

Para o funcionamento normal da maioria das caldeiras a gás pressão do gás no gasoduto deve ser de pelo menos 35 mbar. Este padrão muitas vezes não é mantido nos gasodutos principais e varia apenas de 8 a 22 mbar.

Para determinar o volume de gás liquefeito em um tanque, existem medidores de nível mecânicos ou sistemas de telemetria remota mais modernos. Esses equipamentos podem ser fornecidos completos com o tanque ou adquiridos separadamente. O consumo médio diário de gás também pode ser determinado pela diferença nas leituras manômetro, se disponível.

Mas para uma resposta mais precisa à questão de quanto gás em um reservatório de gás é suficiente para aquecer uma casa, qual é o seu consumo e como minimizar custos, os cálculos matemáticos ajudarão. E isso apesar do fato de que objetivamente tal cálculo será de natureza média.

O combustível em um fornecimento independente de gás de um reservatório de gás não é consumido apenas para aquecimento. Embora em volumes muito menores, também é gasto no aquecimento de água, no funcionamento de um fogão a gás e em outras necessidades domésticas.

Deve-se levar em consideração que o consumo de gás é influenciado pelos seguintes fatores:

• clima da região e rosa dos ventos;
• metragem quadrada da casa, número e grau de isolamento térmico das janelas e portas;
• material das paredes, telhado, fundação e grau de isolamento;
• número de residentes e modo de permanência (permanente ou periódica);
• características técnicas da caldeira, utilização de aparelhos a gás adicionais e equipamentos auxiliares;
• número de radiadores de aquecimento, presença de piso aquecido.

Estas e outras condições tornam o cálculo do consumo de combustível de um tanque de gasolina um valor relativo, que se baseia em indicadores médios aceitos.

Cálculo da potência da caldeira a gás

A principal parcela do consumo de combustível é o aquecimento. Um parâmetro importante de qualquer casa ou apartamento que afeta a quantidade de gás gasto no aquecimento é o indicador de perda de calor. A tarefa do aquecimento é justamente compensar corretamente essas perdas, criando condições para uma vida confortável.

Para calcular a necessidade de gás liquefeito, é necessário determinar a quantidade de perda de calor em casa ou a energia térmica necessária para o aquecimento total. A potência nominal do sistema de aquecimento - caldeira a gás - depende deste indicador

Tomaremos como padrão de cálculo uma casa localizada em área de clima médio, em estado satisfatório e isolada de acordo com a tecnologia. Área da casa 80 m².

Os valores médios de perda de calor e potência da caldeira podem ser determinados pela quadratura da área.

A fórmula se parece com:

Q = S × Рр /10, Onde

Q—perdas de calor calculadas (kW);

S - área das instalações aquecidas (m²);

Рр – potência específica de uma caldeira a gás (kW/m²) — potência para cada 10 m².

Potência específica para aquecimento de uma área de 10 m² já foi aproximadamente estabelecido, levando em consideração alterações para regiões com climas diferentes. Para nossa casa de referência, localizada, por exemplo, na região de Moscou, Рр = 1,2 - 1,5 kW.

Tendo em conta a área da casa 80 m², a potência ideal do sistema de aquecimento terá o seguinte valor:

Q = 80 × 1,2 / 10 = 9,6 kW.

Embora simplificada, esta fórmula reflete os resultados mais precisos.

Muitas vezes, por conveniência na realização de cálculos, a unidade é considerada o valor da potência específica. Com base nisso, a potência do sistema de aquecimento é medida à taxa de 10 kW por 100 m² áreas de aquecimento.

Uma vez que o sistema de abastecimento de gás da sua casa inclui não só aquecimento, mas também aquecimento de água e outros equipamentos, a potência da caldeira é determinada adicionando 20-25% da reserva às perdas de calor calculadas

A segunda opção, mas aceita com maior grau de erro, é calcular o custo da energia térmica para a perda de calor de um edifício por capacidade cúbica - o volume das instalações aquecidas. Dependendo da zona climática, são alocados 30 - 40 W para aquecimento de um metro cúbico de uma sala com pé-direito de até 3 m.

Cálculo do fluxo de gás de um tanque de gás

O cálculo do consumo de aquecimento da mistura a partir do armazenamento de gás utilizado no sistema de aquecimento doméstico tem características próprias e difere do cálculo do consumo gás natural principal.

O volume previsto de consumo de gás é calculado usando a fórmula:

V = Q / (q × η), Onde

V é o volume calculado de GLP, medido em m³/h;

Q—perdas de calor calculadas;

q é o menor valor específico do calor de combustão do gás ou seu conteúdo calórico. Para o propano-butano este valor é de 46 MJ/kg ou 12,8 kW/kg;

η – eficiência do sistema de abastecimento de gás, expressa em valor absoluto por unidade (eficiência/100). Dependendo das características da caldeira a gás, a eficiência pode variar de 86% - para as mais simples, a 96% - para unidades condensadoras de alta tecnologia. Assim, o valor de η pode variar de 0,86 a 0,96.

Suponhamos que o sistema de aquecimento esteja previsto para ser equipado com uma moderna caldeira de condensação com rendimento de 96%.

Substituindo os valores que aceitamos para cálculo na fórmula original, obtemos o seguinte volume médio de gás consumido para aquecimento:

V = 9,6 / (12,8 × 0,96) = 9,6 /12,288 = 0,78 kg/h.

Como a unidade de enchimento de GLP normalmente é considerada um litro, é necessário expressar o volume de propano-butano nesta unidade de medida. Para calcular a quantidade de litros na massa de uma mistura liquefeita de hidrocarbonetos, é necessário dividir os quilogramas pela densidade.

A tabela mostra a densidade de teste do gás liquefeito (em t/m3), em diversas temperaturas médias diárias do ar e de acordo com a proporção de propano para butano expressa em porcentagem

A física da transição do GLP do estado líquido para o estado de vapor (de trabalho) é a seguinte: o propano ferve a menos 40 °C e acima, o butano - a partir de 3 °C com um sinal negativo. Conseqüentemente, uma mistura 50/50 começará a transição para a fase gasosa a uma temperatura de menos 20 °COM.

Para latitudes médias e um tanque de gasolina enterrado no solo, tais proporções são suficientes. Mas, para se proteger de complicações desnecessárias, é ideal usar uma mistura com pelo menos 70% de propano em condições de inverno - “gás de inverno”.

Tomando a densidade calculada do GLP igual a 0,572 t/m³  - mistura propano/butano 70/30 a uma temperatura de -20 °C), é fácil calcular o consumo de gás em litros: 0,78 / 0,572 = 1,36 l/h.

O consumo diário com essa seleção de gás na casa será: 1,36 × 24 ≈ 32,6 l, durante o mês - 32,6 × 30 = 978 l. Como o valor obtido foi calculado para o período mais frio, ajustado às condições climáticas, pode ser dividido pela metade: 978/2 = 489 litros, em média por mês.

A duração da estação de aquecimento é calculada a partir do momento em que a temperatura externa média diária não excede +8 graus Celsius durante 5 dias. Este período termina na primavera, com aquecimento estável

Na área que tomamos como exemplo (região de Moscou), esse período é em média de 214 dias.

O consumo de gás para aquecimento durante o ano quando calculado será: 32,6/2 × 214 ≈ 3488 litros.

Selecionando o tanque de gás ideal para consumo

Um tanque de gasolina é um equipamento caro que é adquirido e instalado há mais de um ano. Não só a eficiência do sistema de aquecimento doméstico depende em grande parte da sua escolha correta. Os custos de aquecimento podem depender indiretamente do tipo e tipo de instalação de armazenamento de gás liquefeito.

Comparação de tanques de gás acima do solo e subterrâneos

Um reservatório de gás acima do solo é uma opção mais barata para gaseificação autônoma. Esses tanques são geralmente menores em volume e sua instalação não requer trabalhos de escavação caros.

Porém, ao utilizar tanques de gás acima do solo para necessidades de aquecimento no inverno, é necessário levar em consideração que a evaporação da mistura propano-butano nesse período será reduzida e são possíveis problemas com a pressão do gás.

Para uma operação mais eficiente e produtiva de um tanque de gás terrestre, será necessário, no mínimo, equipá-lo com uma unidade de evaporação e isolar as paredes do tanque

É possível, claro, reduzir o limite de temperatura para a transição do GLP para a fase gasosa do combustível devido ao maior teor de propano na mistura. Mas isso acarretará custos adicionais, uma vez que esse gás é mais caro que o butano.

Os tanques subterrâneos de gás são as instalações de armazenamento de GLP mais populares.

Tal tanque enterrado em um clima médio não requer equipamento adicional para aquecimento e isolamento térmico

A profundidade de imersão do recipiente deve ser tal que a camada de solo acima dele seja de pelo menos 0,6 m, o que protegerá o armazenamento contra congelamento e danos mecânicos.

Suporte de gás vertical ou horizontal

Existem dois tipos de tanques de gás embutidos:

1. Vertical.
2. Horizontal.

Esses recipientes diferem entre si não apenas no design, mas também funcionalmente - na área superficial da mistura liquefeita, chamada de “espelho de evaporação”.

Os reservatórios de gás horizontais possuem um “espelho” maior. Com isso, a formação de vapor ocorre de forma mais intensa, com pressão suficiente para o correto funcionamento do sistema de aquecimento

Os depósitos verticais são mais frequentemente utilizados em sistemas de gás autônomos de pequenas casas ou chalés, se o aquecimento total não for necessário no inverno.

Para um funcionamento eficiente e estável dos tanques verticais de gás no inverno, é necessário isolar o tanque ou usar aquecedores especiais, o que aumenta o custo geral do fornecimento de gás para a casa

Características de um reboque tanque de gás móvel

Resolver o problema do aquecimento e criar condições de vida confortáveis ​​​​no inverno em dachas com residência temporária, objetos em construção, onde o equipamento de armazenamento de gás é impraticável ou tecnicamente impossível, permite tanque de gás móvel.

Este é um tanque montado em reboque com capacidade de 500-600 litros. Quanto tempo durará esse tanque de gás com capacidade de 600 litros pode ser previsto tomando-se o padrão médio usado - 30-40 litros de gás liquefeito por 1 metro quadrado de ambiente.

Um cálculo aproximado mostra que uma casa isolada de 100 m2 pode ser aquecida de forma independente com um tanque de gás móvel durante um mês, mantendo uma temperatura confortável para viver.

Deve ser entendido que a operação de um tanque de gás móvel como tanque terrestre no inverno ou nas regiões norte exigirá isolamento e aquecimento forçado do tanque. Por esta razão, um tanque de gás rebocado não é uma opção de aquecimento totalmente aceitável.

Como escolher um tanque de gasolina por volume

Dos tanques de gás subterrâneos típicos, os tanques com volumes de 2.700 litros e 4.850 litros são os mais adequados para casas de campo e chalés.

Ao escolher o tamanho padrão de uma instalação de armazenamento de gás, os seguintes fatores devem ser levados em consideração:

1. Se vive permanentemente numa casa com aquecimento autónomo, é aconselhável reabastecer o tanque duas vezes por ano. Isto se deve às diferentes concentrações de butano e propano nas misturas destinadas ao uso no verão e no inverno.
2. O tanque deve ser preenchido com fase liquefeita em 85%. O volume livre restante no armazenamento é uma almofada de vapor para hidrocarbonetos na fase de evaporação.

Portanto, ao calcular quanto gás pode ser suficiente em um reservatório de gás com capacidade de 2.700 litros ou em um reservatório de gás de outros tamanhos, é necessário levar em consideração que o volume total nominal de um reservatório de gás e seu volume de enchimento não são a mesma coisa.

A tabela mostra as capacidades de enchimento de tanques de gás típicos da Eurostandard-2, em relação à área ideal de áreas aquecidas e potência da caldeira

Nosso cálculo dos valores médios de retirada de gás liquefeito de um tanque de gás e os padrões geralmente aceitos nos permitem determinar a frequência de reabastecimento dos tanques de gás. Com consumo médio anual de 30 litros de gás por 1 m² área aquecida, reabastecendo gás liquefeito com volume de 2.295 litros em um tanque de 2.700 litros para uma casa de 100 m² será suficiente para 9 meses.

Usando o mesmo método, mas para uma casa de 150 m², calculamos quanto tempo o GLP durará em um sistema de aquecimento a partir de um tanque de gás de 4.850 litros. Durante o ano são consumidos 4.500 litros, portanto um volume de enchimento de 4.122 litros é suficiente para aquecer a casa por 10 meses.

Pelos cálculos fica claro que o reabastecimento deverá ser feito duas vezes por ano. E isso se justifica economicamente devido ao uso GLP de “verão” e “inverno”.

Dicas para economizar gás

Você pode reduzir o consumo de gás de um tanque de gás executando as seguintes medidas de economia de energia:

• isolamento de paredes, telhados, sótãos, caves;
• substituição de janelas antigas por janelas modernas com vidros duplos e perfis anti-gelo;
• configuração ideal dos parâmetros da caldeira;
• instalação de caldeira a gás de condensação energeticamente eficiente para aquecimento;
• uso sistema de aquecimento do coletor, que possui maior eficiência e capacidade de regular o fornecimento de refrigerante em cada dispositivo de aquecimento;
• equipar radiadores de aquecimento com termostatos.

Um bom efeito de economia de gás é alcançado através da instalação de controladores que automatizam o processo de controle do fornecimento de calor.

O controlador, dependendo das configurações especificadas, controla automaticamente o aquecimento autônomo, o que permite minimizar significativamente o consumo de GLP do tanque de gás e reduzir os custos de aquecimento em até 25%.

Além disso, os controladores modernos são, via de regra, dispositivos inteligentes com os quais você pode controlar remotamente a caldeira a partir de um telefone celular.

Uma alternativa barata a esses dispositivos controlados remotamente são os termostatos programáveis ​​ou diários, que também permitem economizar energia.

Uma solução moderna para economizar gás de uma instalação de armazenamento autônoma é sistema doméstico inteligente.

Juntamente com uma ampla gama de funções úteis que facilitam a vida, o uso da tecnologia de casa inteligente permite o controle automático do clima

A função de climatização da casa pode ser instalada separadamente ou integrada num conjunto geral de “utilidades”.

Essas tecnologias permitem utilizar economicamente o gás para aquecimento ao longo do dia em ambientes individuais. Você pode configurar o sistema para operar no modo de aquecimento quando não houver residentes e ligar o aquecimento total remotamente antes de chegar em casa.

O principal problema da implementação de um sistema de controlo climático de “casa inteligente” é o custo relativamente elevado da questão e a necessidade de concepção antes da instalação do sistema de aquecimento.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Um método interessante para calcular o consumo de gás para aquecimento e dicas para reduzir os custos do gás:

Aconselhamento de especialistas sobre a escolha economicamente viável do volume do tanque de gás:

9 dicas para reduzir o consumo de gás usado para aquecer sua casa:

É necessário compreender que todos os cálculos que nos propomos utilizar ao utilizar o gás de um tanque de gás são bastante arbitrários. Mesmo um especialista não pode determinar e prever exatamente quanto gás liquefeito será consumido durante um período específico.

Mas a metodologia apresentada, baseada na prática de operação de sistemas autônomos de gás, apresenta valores médios confiáveis ​​de consumo de gás.

Esses cálculos e as dicas úteis fornecidas permitirão selecionar corretamente o tanque de gasolina ideal e planejar a frequência de seu reabastecimento.

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