Consumo de gás para aquecimento de uma casa de 100 m²: características de cálculo para gás liquefeito e natural + exemplos com fórmulas
Você provavelmente já ouviu mais de uma vez que as caldeiras a gás não têm concorrentes em termos de eficiência.Mas, veja bem, o ceticismo saudável nunca é demais - como dizem, confie, mas verifique. Portanto, antes de decidir instalar e operar equipamentos a gás, você deve calcular e pensar cuidadosamente em tudo.
Sugerimos que você se familiarize com as etapas de cálculo e fórmulas que determinam o consumo de gás para aquecimento de uma casa de 100 m2 levando em consideração todos os fatores significativos. Depois de revisar os cálculos, você poderá tirar suas próprias conclusões sobre o quão lucrativo é usar o combustível azul como fonte de energia térmica.
O conteúdo do artigo:
Fórmulas para carga de calor e fluxo de gás
O consumo de gás é convencionalmente designado pela letra latina V e é determinado pela fórmula:
V = Q / (n/100 x q), Onde
Q – carga de aquecimento (kW/h), q – poder calorífico do gás (kW/m³), n – rendimento da caldeira a gás, expresso em percentagem.
O consumo principal de gás é medido em metros cúbicos por hora (m³/h), gás liquefeito - em litros ou quilogramas por hora (l/h, kg/h).
Vamos considerar em detalhes o que significam as variáveis nesta fórmula e como determiná-las.
O conceito de “carga térmica” é dado na lei federal “Sobre Fornecimento de Calor”. Mudando um pouco a redação oficial, digamos apenas que esta é a quantidade de energia térmica transferida por unidade de tempo para manter uma temperatura confortável do ar no ambiente.
No futuro, utilizaremos também o conceito de “energia térmica”, pelo que ao mesmo tempo daremos a sua definição em relação aos nossos cálculos. A energia térmica é a quantidade de energia térmica que uma caldeira a gás pode produzir por unidade de tempo.
A carga térmica é determinada de acordo com MDK 4-05.2004 por cálculos de engenharia térmica.
Fórmula simplificada:
Q = V x ΔT x K / 860.
Aqui V é o volume da sala, que é obtido multiplicando a altura do teto pela largura e comprimento do piso.
ΔT é a diferença entre a temperatura do ar fora do edifício e a temperatura necessária do ar na sala aquecida. Para os cálculos são utilizados os parâmetros climáticos indicados na SP 131.13330.2012.
K é o coeficiente de perda de calor, que é o mais difícil de determinar com precisão devido à influência de muitos fatores, incluindo o número e a posição das paredes externas em relação às direções cardeais e às condições do vento no inverno; número, tipo e tamanho das janelas, portas de entrada e varanda; o tipo de construção e materiais de isolamento térmico utilizados, e assim por diante.
Caso seja necessário realizar um cálculo com erro de até 5%, é melhor realizar uma auditoria térmica da casa.
Se os requisitos de cálculo não forem tão rigorosos, você poderá usar valores médios do coeficiente de perda de calor:
- maior grau de isolamento térmico – 0,6-0,9;
- grau médio de isolamento térmico – 1-1,9;
- baixo isolamento térmico – 2-2,9;
- falta de isolamento térmico – 3-4.
Alvenaria dupla, pequenas janelas com vidros triplos, sistema de cobertura isolado, base sólida, isolamento térmico com materiais de baixa condutividade térmica - tudo isto indica um coeficiente mínimo de perda de calor para a sua casa.
Com alvenaria dupla, mas telhado regular e janelas com caixilharia dupla, o coeficiente sobe para valores médios. Os mesmos parâmetros, mas alvenaria simples e telhado simples são sinal de baixo isolamento térmico. A falta de isolamento térmico é típica das casas de campo.
Escolhido o valor do coeficiente que melhor se adapta ao isolamento térmico da sua casa, substituímo-lo na fórmula de cálculo da carga térmica. A seguir, usando a fórmula, calculamos consumo de gás para manter um microclima confortável em uma casa de campo.
Consumo de gás usando exemplos específicos
Para determinar qual será o consumo de gás natural ao aquecer uma casa térrea de 100 m2, primeiro é necessário determinar a carga térmica.
Cálculo de carga térmica
Para obter dados mais precisos sobre o volume aquecido da casa, calcula-se separadamente o volume de cada divisão e instalações auxiliares onde é necessário manter o calor. As medições de comprimento e largura são feitas ao longo dos rodapés usando uma fita métrica normal ou a laser.
Faremos de forma mais simples: tomamos a altura do teto como 2,5 metros, multiplicamos pela área indicada e obtemos o volume da casa V = 250 m3.
Para determinar ΔT, utiliza-se a coluna 6 da tabela 3.1 SP 131.13330.2012. Aqui é indicada a temperatura do ar do período mais frio, calculada com base nas temperaturas médias mensais.
Encontramos o nome da localidade onde está localizada a instalação aquecida. Digamos que este seja Bryansk, portanto, o valor desejado é -12 °C. A temperatura nas salas de estar de acordo com GOST R 51617-2000 deve estar entre 18-24 °C. Tomando o valor médio de 22 °C, obtemos ΔT= 34 °C.
Determinamos o grau de isolamento térmico da casa e aplicamos o coeficiente adequado. No contexto do aumento dos preços dos refrigerantes, a maioria dos proprietários procura aumentar a eficiência energética do aquecimento, melhorando o isolamento térmico da sua casa, pelo que é bastante razoável utilizar o primeiro indicador do grau médio de isolamento térmico, que é igual a 1.
Resumimos todos os valores usando a fórmula:
250 metros3 × 34 °C × 1/860 = 9,88 kW/h.
Vamos aplicar a regra de arredondamento para o número inteiro mais próximo e obter Q = 10 kW/h.
Deixe-nos lembrá-lo de que só fizemos cálculo térmico em casa e agora o próximo passo é calcular o consumo de gás. Mas por enquanto seria oportuno fazer uma pequena digressão e esclarecer que a carga de aquecimento pode ser calculada de forma simplificada.
notar que potência da caldeira a gás pode ser calculado para um objeto específico, levando em consideração todas as nuances técnicas. De acordo com dados médios, para cada metro de espaço habitacional padrão existem 100 Wh de energia térmica. Portanto, para uma casa com área de 100 m2 este valor será 100 W/h × 100 m2 = 10.000 Wh ou 10 kW/h.
Nesse caso, os cálculos pela fórmula e pelo método simplificado deram o mesmo resultado, mas isso nem sempre acontece, e a diferença muitas vezes chega a 20% ou mais. Além disso, os engenheiros de aquecimento recomendam comprar caldeiras turboalimentadas e atmosféricas sempre com uma margem de 20-25% com a expectativa de poder cobrir as perdas de calor em dias com temperaturas criticamente baixas.
Consumo de gás principal
Para calcular, você precisa conhecer a eficiência da caldeira a gás. Você pode ver isso nas especificações técnicas indicadas na documentação anexa. Escolheremos um modelo adequado para uma casa com a área especificada.
O principal critério de seleção será a potência térmica da unidade. Seu valor é muito próximo do valor da carga térmica e pode ser calculado pela mesma fórmula, mas para o cálculo leva-se em consideração a temperatura do período de cinco dias mais frio ou aplica-se um fator crescente de 1,3, pois a caldeira deve ter energia suficiente para manter o calor na casa mesmo nas geadas mais severas.
Portanto, para aquecer 100 m2 você precisará de uma caldeira com potência de cerca de 13 kW. Eficiência (n) de muitos modelos caldeiras a gás montadas na parede, por exemplo, unidades da marca NEVA, é de 92,5%. Usaremos esse valor em nossos cálculos.
O poder calorífico, ou seja, o calor específico de combustão (q) depende do tipo de gás utilizado. É melhor verificar com a empresa fornecedora de gás que tipo de gás é fornecido para sua casa.
Por defeito, substituiremos na fórmula o valor arredondado correspondente ao gás G20 com o menor poder calorífico Hi, nomeadamente 9,5 kWh/m³. Observe que as unidades de medida são quilowatts, não megajoules.
Todos os valores necessários foram determinados e resta reduzi-los à fórmula:
V = 10 / (92,5 / 100 × 9,5). V = 1,1 m³/h.
Assim, o consumo de gás principal no aquecimento de uma casa com área de 100 m2 com pé-direito de 2,5 metros é pouco mais de 1,1 metros cúbicos por hora. Por dia, respectivamente, 24,2 metros cúbicos.
Agora é fácil descobrir quanto gás é necessário para toda a estação de aquecimento. De acordo com as regulamentações estaduais, durante a estação de aquecimento a temperatura média diária do ar externo não excede 8 °C. Na zona intermediária, esse período vai de 15 de outubro a 15 de abril (183 dias).
Como ocorrem flutuações significativas de temperatura neste momento, o consumo diário de gás é dividido por 2 e depois multiplicado por 183. Ou seja, serão necessários cerca de 2.214,3 metros cúbicos de gás principal para a estação de aquecimento.
Quanto propano-butano você precisa para a estação de aquecimento?
As caldeiras a gás modernas são projetadas para usar não apenas gás principal, mas também gás liquefeito. Para estocar a quantidade necessária de combustível, eles não usam cilindros de gás comuns, mas tanques mais espaçosos - tanques de gás.
No cálculo do consumo de gás liquefeito necessário para aquecer uma casa de 100m2, utiliza-se a mesma metodologia, mas os valores de algumas variáveis da fórmula mudam.
Uma mistura liquefeita de propano-butano é fornecida para necessidades domésticas.
Seu poder calorífico é de 12,8 kW/kg. Substituímos este parâmetro na fórmula e obtemos:
V = 10 / (92,5 / 100 × 12,8). V = 0,8 kg/h.
Ao operar com combustível liquefeito, a eficiência do equipamento diminui, fazendo com que o consumo de gás aumente aproximadamente 10% e chegue a 0,88 kg/h por dia. A correção pode ser diferente para o modelo da sua caldeira. O valor específico está indicado na documentação anexa.
Agora calculamos a quantidade necessária de gás para a estação de aquecimento: 0,88 × 24 × 183 = 3.865 kg. Este valor também deve ser dividido por 2 devido às oscilações de temperatura. Resultado final: são necessários 1.932,5 kg de propano-butano para a estação de aquecimento.
Será útil converter quilogramas em litros. Com base nos dados de referência, 540 gramas de mistura liquefeita de propano-butano correspondem a 1 litro. Ou seja, para toda a estação de aquecimento serão necessários 3.578 litros de gás liquefeito.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Você tem cuidado com a energia térmica, mas seu vizinho ainda usa menos? O autor do vídeo decidiu compartilhar sua própria experiência no uso de GLP para aquecimento doméstico. Talvez esta informação também seja útil para você.
Os termostatos e sensores de temperatura realmente ajudam a reduzir significativamente os custos do gás durante a estação de aquecimento? O vídeo demonstra como isso acontece na prática.
Para determinar o próximo consumo de gás para aquecimento, não é necessário ter ensino superior. Sabendo como são realizadas as operações matemáticas mais simples, você calculará os parâmetros necessários com um erro aceitável.
Ao longo do caminho, poderá identificar os pontos fracos da sua casa, minimizar as perdas de calor, eliminar as fugas de calor para o exterior e, com isso, tirar partido de todos os benefícios do combustível azul.
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