Consumo medio di gas per il riscaldamento di una casa di 150 m²: esempi di calcoli e ripasso di formule termiche

Il finanziamento della stagione di riscaldamento costituisce una parte significativa del budget speso per la manutenzione degli alloggi.Conoscere il prezzo e il consumo medio di gas per riscaldare una casa di 150 mq², puoi determinare in modo abbastanza accurato il costo del riscaldamento dei locali. Questi calcoli sono facili da eseguire da soli senza pagare i servizi degli ingegneri del riscaldamento.

Imparerai tutto sugli standard di consumo di gas e sui metodi per calcolare il consumo di carburante blu dall'articolo che abbiamo presentato. Ti diremo quanta energia è necessaria per compensare le perdite di calore in casa durante la stagione di riscaldamento. Ti diremo quali formule dovrebbero essere utilizzate nei calcoli.

Riscaldamento di case di campagna

Nel calcolare il consumo di gas necessario per riscaldare una casa, il compito più difficile sarà calcolo della perdita di calore, che l'impianto di riscaldamento deve compensare completamente durante il funzionamento.

Il complesso delle perdite di calore dipende dal clima, dalle caratteristiche progettuali dell'edificio, dai materiali utilizzati e dai parametri operativi del sistema di ventilazione.

Calcolo della quantità di calore compensata

Il sistema di riscaldamento di qualsiasi edificio deve compensare la sua perdita di calore Q (W) durante il periodo freddo. Accadono per due motivi:

1. scambio di calore attraverso il perimetro della casa;
2. perdita di calore dovuta all'ingresso di aria fredda attraverso il sistema di ventilazione.

Formalmente, perdita di calore attraverso la parete e il tetto Q_tp può essere calcolato utilizzando la seguente formula:

Q_tp = S*dT/R,

Dove:

• S – superficie (m²);
• dT – differenza di temperatura tra l'aria della stanza e quella della strada (°C);
• R – indicatore di resistenza al trasferimento di calore dei materiali (m² *°C/W).

L'ultimo indicatore (chiamato anche “coefficiente di resistenza termica”) può essere ricavato dalle tabelle allegate ai materiali o prodotti da costruzione.

Il tasso di perdita di calore della casa dipende in modo significativo dal tipo di finestra con doppi vetri. Il prezzo elevato delle finestre isolanti sarà giustificato dal risparmio di carburante

Esempio. Lascia che il muro esterno della stanza abbia un'area di 12 m², di cui 2 mq² occupa una finestra.

Gli indicatori di resistenza al trasferimento di calore sono i seguenti:

• Blocchi di cemento cellulare D400: R = 3.5.
• Finestra con doppio vetro ad argon “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R = 0.75.

In questo caso, a temperatura ambiente “+22°С” e temperatura stradale – “–30°С”, la perdita di calore dalla parete esterna della stanza sarà:

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

Questo calcolo dà il risultato corretto purché non vi sia ricambio d'aria incontrollato (infiltrazione).

Può verificarsi nei seguenti casi:

• La presenza di difetti strutturali, quali allentamento degli infissi alle pareti o distacco del materiale isolante. Devono essere eliminati.
• Invecchiamento di un edificio, con conseguente scheggiatura, crepe o vuoti nella muratura. In questo caso è necessario introdurre fattori di correzione nella resistenza al trasferimento di calore dei materiali.

Allo stesso modo è necessario determinare la perdita di calore attraverso il tetto se l'oggetto si trova all'ultimo piano. Attraverso il pavimento, qualsiasi perdita di energia significativa si verifica solo se è presente uno spazio seminterrato non riscaldato e ventilato, come un garage. Quasi nessun calore penetra nel terreno.

Per calcolare l'indice di resistenza al trasferimento di calore dei materiali multistrato, è necessario sommare gli indicatori dei singoli strati. Di solito, per i calcoli vengono presi in considerazione solo i materiali meno conduttori di calore

Consideriamo la seconda ragione della perdita di calore: la ventilazione dell'edificio. Consumo energetico per il riscaldamento dell'aria di mandata (Q_V) può essere calcolato utilizzando la formula:

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

• l – portata d'aria (m³ / H);
• Q – densità dell'aria (kg/m³);
• C – capacità termica specifica dell'aria in ingresso (kJ/kg *°C);
• dT – differenza di temperatura tra l'aria della stanza e quella della strada (°C).

La capacità termica specifica dell'aria nell'intervallo di temperature che ci interessa [–50.. +30 °C] è pari a 1,01 kJ / kg * °C o, tradotto nella dimensione di cui abbiamo bisogno: 0,28 W * h / kg * °C. La densità dell'aria dipende dalla temperatura e dalla pressione, ma per i calcoli è possibile prendere un valore di 1,3 kg / m³.

Esempio. Per una stanza di 12 m² a parità di differenza di temperatura dell’esempio precedente, la perdita di calore dovuta alla ventilazione sarà:

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

I progettisti prendono il flusso d'aria secondo SNiP 41-01-2003 (nel nostro esempio 3 m³ /h a 1 m² zona soggiorno), ma questo valore può essere notevolmente ridotto dal proprietario dell'edificio.

In totale, la perdita di calore totale della stanza modello è:

Q = Q_tp + Q_V = 969 W.

Per calcolare la perdita di calore giornaliera, settimanale o mensile, è necessario conoscere la temperatura media per questi periodi.

Dalle formule sopra riportate risulta evidente che il calcolo del volume di gas consumato sia per un breve periodo di tempo che per l'intera stagione fredda deve essere effettuato tenendo conto del clima della zona in cui è situato l'impianto riscaldato.Pertanto, soluzioni standard ben collaudate possono essere utilizzate solo per condizioni naturali simili.

Per determinare parametri climatici simili, è possibile utilizzare le mappe delle temperature medie mensili in inverno. Possono essere facilmente trovati su Internet

Con la complessa geometria della casa e la varietà dei materiali utilizzati nella sua costruzione e isolamento, è possibile utilizzare i servizi di specialisti per calcolare la quantità di calore richiesta.

Modi per ridurre al minimo la perdita di calore

Il costo del riscaldamento di una casa costituisce una parte significativa del costo di manutenzione della stessa. Pertanto, è ragionevole eseguire alcuni tipi di lavori volti a ridurre la perdita di calore isolamento del soffitto, muri di casa, isolamento del pavimento e relative strutture.

Applicazione schemi di isolamento esterno e dall'interno della casa è possibile ridurre notevolmente questa cifra. Ciò è particolarmente vero per i vecchi edifici con forte usura su pareti e soffitti. Gli stessi pannelli in polistirene espanso possono non solo ridurre o eliminare completamente il congelamento, ma anche minimizzare le infiltrazioni d'aria attraverso il rivestimento protetto.

Un notevole risparmio si può ottenere anche se le zone estive della casa, come le verande o il piano sottotetto, non sono collegate al riscaldamento. In questo caso si avrà una significativa riduzione del perimetro della parte riscaldata della casa.

L'utilizzo del sottotetto solo in estate consente di risparmiare notevolmente sui costi di riscaldamento della casa in inverno. Tuttavia, in questo caso, il soffitto del piano superiore deve essere ben isolato

Se si seguono rigorosamente gli standard per la ventilazione dei locali, prescritti in SNiP 41-01-2003, la perdita di calore dovuta allo scambio d'aria sarà maggiore rispetto al congelamento delle pareti e del tetto dell'edificio.Queste regole sono obbligatorie per i progettisti e per tutte le persone giuridiche se i locali sono utilizzati per la produzione o la fornitura di servizi. Tuttavia, i residenti della casa possono, a loro discrezione, ridurre i valori specificati nel documento.

Inoltre, per riscaldare l'aria fredda proveniente dalla strada, è possibile utilizzare scambiatori di calore, anziché dispositivi che consumano elettricità o gas. Pertanto, un normale scambiatore di calore a piastre può risparmiare più della metà dell'energia e un dispositivo più complesso con refrigerante può risparmiare circa il 75%.

Calcolo del volume di gas richiesto

Il gas bruciato deve compensare la perdita di calore. Per fare questo, oltre alle dispersioni termiche dell'abitazione, è necessario conoscere la quantità di energia rilasciata durante la combustione, che dipende dal rendimento della caldaia e dal potere calorifico della miscela.

Regola di selezione della caldaia

La scelta del riscaldatore deve essere fatta tenendo conto della dispersione termica dell'abitazione. Dovrebbe essere sufficiente per il periodo in cui vengono raggiunte le temperature minime annuali. Nel passaporto del pavimento o caldaia murale a gas Responsabile di ciò è il parametro “potenza termica nominale”, che per gli elettrodomestici si misura in kW.

Poiché qualsiasi struttura ha inerzia termica, per calcolare la potenza della caldaia richiesta, la temperatura minima viene solitamente presa dal periodo di cinque giorni più freddo. Per un'area specifica, può essere trovato nelle organizzazioni coinvolte nella raccolta e nell'elaborazione delle informazioni meteorologiche o nella Tabella 1. SNiP 23-01-99 (colonna n. 4).

Frammento della tabella 1 da SNiP 23/01/99. Utilizzandolo è possibile ottenere i dati necessari sul clima dell'area in cui si trova l'impianto riscaldato

Se la potenza della caldaia supera l'indicatore sufficiente per riscaldare la stanza, ciò non comporta un aumento del consumo di gas.In questo caso, il periodo di inattività dell'apparecchiatura sarà più lungo.

A volte c'è un motivo per scegliere una caldaia di potenza leggermente inferiore. Tali dispositivi possono essere molto più economici sia da acquistare che da utilizzare. Tuttavia, in questo caso, è necessario disporre di una fonte di calore di riserva (ad esempio un riscaldatore completo di generatore di gas), che può essere utilizzata in caso di forti gelate.

L'indicatore principale dell'efficienza e dell'economia di una caldaia è il fattore di efficienza. Per le moderne apparecchiature domestiche varia dall'88 al 95%. L'efficienza è indicata nel passaporto del dispositivo e viene utilizzata per il calcolo del consumo di gas.

Formula di rilascio del calore

Per calcolare correttamente il consumo di gas naturale o liquefatto per il riscaldamento di una casa con una superficie di circa 150 m² È necessario scoprire un altro indicatore: il potere calorifico (calore specifico di combustione) del carburante fornito. Secondo il sistema SI si misura in J/kg per il gas liquefatto oppure in J/m³ per naturale.

I serbatoi di gas (contenitori per lo stoccaggio di gas liquefatto) sono caratterizzati in litri. Per scoprire quanto carburante sarà incluso in chilogrammi, puoi utilizzare il rapporto 0,54 kg / 1 l

Esistono due valori per questo indicatore: potere calorifico inferiore (H_l) e il più alto (H_H). Dipende dall'umidità e dalla temperatura del carburante. Durante il calcolo, prendi l'indicatore H_l – devi informarti presso il tuo fornitore di gas.

Se non sono presenti tali informazioni, nei calcoli è possibile prendere i seguenti valori:

• per il gas naturale H_l = 33,5 mJ/m³;
• per gas liquefatto H_l = 45,2 mJ/kg.

Tenendo conto del fatto che 1 mJ = 278 W*h, otteniamo i seguenti poteri calorifici:

• per il gas naturale H_l = 9,3 kW*h/m³;
• per gas liquefatto H_l = 12,6 kW*h/kg.

Il volume di gas consumato in un determinato periodo di tempo V (M³ o kg) può essere calcolato utilizzando la seguente formula:

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

• Q – dispersione termica dell'edificio (kW);
• E – durata del periodo di riscaldamento (h);
• H_l – potere calorifico minimo del gas (kW * h/m³);
• K – Rendimento della caldaia.

Per la dimensione del gas liquefatto H_l pari a kW*h/kg.

Esempio di calcolo del consumo di gas

Ad esempio, prendiamo un tipico cottage in legno a due piani con struttura prefabbricata. Regione – Territorio dell'Altai, Barnaul.

La dimensione del cottage è di 10 x 8,5 m, l'angolo del tetto a due falde è di 30°. Questo progetto è caratterizzato da un attico caldo, una superficie vetrata relativamente ampia, l'assenza di seminterrato e di parti sporgenti della casa

Passo 1. Calcoliamo i parametri principali della casa per calcolare la perdita di calore:

• Pavimento. In assenza di un seminterrato ventilato, le perdite attraverso il pavimento e le fondamenta possono essere trascurate.
• Finestra. Vetrocamera “4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I”: R_o = 0,75. Zona vetrata S_o = 40 metri².
• Muri. L'area della parete longitudinale (laterale) è 10 * 3,5 = 35 m². L'area del muro trasversale (facciata) è 8,5 * 3,5 + 8,5² * tg(30) / 4 = 40 mt². Pertanto, la superficie perimetrale totale dell'edificio è di 150 m², e tenendo conto della vetratura del valore desiderato S_S = 150 – 40 = 110 mt².
• Muri. I principali materiali di isolamento termico sono il legno lamellare, spessore 200 mm (R_B = 1,27) e isolamento in basalto, spessore 150 mm (R_tu = 3,95). Resistenza totale al trasferimento di calore di una parete R_S = R_B + R_tu = 5.22.
• Tetto. L'isolamento segue completamente la forma del tetto. Zona del tetto senza sporgenze S_K = 10 * 8,5 / cos(30) = 98 m².
• Tetto. I principali materiali di isolamento termico sono il rivestimento, spesso 12,5 mm (R_v = 0,07) e isolamento in basalto, spessore 200 mm (R_tu = 5,27). Resistenza totale al trasferimento di calore di un tetto R_K = R_v + R_tu = 5.34.
• Ventilazione. Calcolare la portata d'aria non in base alla superficie della casa, ma tenendo conto delle prescrizioni per garantire un valore di almeno 30 m³ per persona all'ora. Dal momento che 4 persone vivono stabilmente nel cottage, allora l = 30*4 = 120 mt³ / H.

Fare un passo. 2. Calcoliamo la potenza della caldaia richiesta. Se l'attrezzatura è già stata acquistata, questo passaggio può essere saltato.

Per i nostri calcoli, dobbiamo conoscere solo due indicatori di una caldaia a gas: efficienza e potenza nominale. Devono essere registrati nel passaporto del dispositivo

La temperatura del quinquennio più freddo è “–41 °C”. Prendiamo come temperatura confortevole “+24 °C”. Pertanto, la differenza di temperatura media durante questo periodo sarà dT = 65°C.

Calcoliamo la perdita di calore:

• attraverso le finestre: Q_o = S_o * dT / R_o = 40*65/0,75 = 3467 W;
• attraverso i muri: Q_S = S_S * dT / R_S = 110*65/5,22 = 1370 W;
• attraverso il tetto: Q_K = S_K * dT / R_K = 98*65/5,34 = 1199 W;
• a causa della ventilazione: Q_v = l * Q * C * dT = 120 * 1,3 * 0,28 * 65 = 2839 W.

La perdita di calore totale dell’intera casa durante i cinque giorni freddi sarà:

Q = Q_o + Q_S + Q_K + Q_v = 3467 + 1370 + 1199 + 2839 = 8875 P.

Pertanto, per questo modello di casa è possibile scegliere una caldaia a gas con un parametro di potenza termica massima di 10-12 kW. Se il gas viene utilizzato anche per fornire la fornitura di acqua calda, dovrai prendere un dispositivo più produttivo.

Passaggio 3. Calcoliamo la durata del periodo di riscaldamento e la perdita di calore media.

Per stagione fredda, quando è necessario il riscaldamento, si intende una stagione con temperature medie giornaliere inferiori a 8-10 °C. Pertanto, per i calcoli è possibile prendere le colonne n. 11-12 o le colonne n. 13-14 della tabella 1 di SNiP 23-01-99.

Questa scelta spetta ai proprietari del cottage. In questo caso, non ci sarà alcuna differenza significativa nel consumo annuo di carburante. Nel nostro caso ci concentreremo sul periodo con temperature inferiori a “+10 °C”. La durata di questo periodo è di 235 giorni o E = 5640 ore.

Con il riscaldamento centralizzato, l'attivazione e la disattivazione della fornitura di refrigerante avviene secondo gli standard stabiliti. Uno dei vantaggi di una casa privata è l'avvio della modalità di riscaldamento su richiesta dei residenti

La perdita di calore della casa per la temperatura media durante questo periodo viene calcolata allo stesso modo del passaggio 2, solo il parametro dT = 24 – (– 6,7) = 30,7 °С. Dopo aver eseguito i calcoli otteniamo Q = 4192 W.

Passaggio 4. Calcoliamo il volume di gas consumato.

Passiamo all'efficienza della caldaia K = 0,92. Quindi il volume di gas consumato (con indicatori medi del potere calorifico minimo della miscela di gas) durante il periodo freddo sarà:

• per il gas naturale: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (9300 * 0,92) = 2763 metri³;
• per gas liquefatto: V = Q * E / (H_l * K) = 4192 * 5640 / (12600 * 0,92) = 2040 kg.

Conoscendo i prezzi del gas, puoi calcolare i costi finanziari del riscaldamento.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Ridurre il consumo di gas eliminando gli errori legati all'isolamento domestico. Esempio reale:

Consumo di gas a potenza termica nota:

Tutti i calcoli sulla perdita di calore possono essere eseguiti in modo indipendente solo quando sono note le proprietà di risparmio di calore dei materiali con cui è costruita la casa. Se l'edificio è vecchio, prima di tutto è necessario controllarlo per il congelamento ed eliminare i problemi identificati.

Successivamente, utilizzando le formule presentate nell'articolo, è possibile calcolare il consumo di gas con elevata precisione.

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