Como fazer o cálculo do consumo de gás para aquecimento doméstico de acordo com as normas

A determinação do valor dos custos no aquecimento centralizado ou autônomo de uma casa particular é feita ainda na fase de projeto da construção, ou antes da escolha do tipo de energia ou do modelo ideal da caldeira.

Quais fatores são considerados ao calcular o consumo de gás para aquecimento doméstico e como determinar o consumo médio com base em um método simplificado sem recorrer aos serviços de especialistas, veremos em nosso artigo.

Fatores determinantes do consumo da mistura gasosa

O aquecimento de uma casa com gás natural é hoje considerado o mais procurado e conveniente. Mas devido ao aumento do preço do 'combustível azul', os custos financeiros dos proprietários aumentaram significativamente. E, portanto, a maioria dos proprietários prudentes hoje se preocupa com qual é o consumo médio de gás para aquecimento doméstico.

O parâmetro principal no cálculo do consumo de combustível utilizado para aquecer uma casa de campo são as perdas térmicas do edifício.

É bom se os proprietários cuidarem disso já no projeto. Mas na maioria dos casos, na prática, verifica-se que apenas uma pequena parte dos proprietários conhece as perdas térmicas de suas construções.

O consumo da mistura de gás depende diretamente do rendimento e da potência do gerador de caldeira.

Também exercem influência não menor:

• condições climáticas da região;
• características construtivas da edificação;
• quantidade e tipo de janelas instaladas;
• área e altura dos tetos nos ambientes;
• condutividade térmica dos materiais de construção utilizados;
• qualidade do isolamento das paredes externas da casa.

Considere que a potência nominal recomendada do equipamento instalado demonstra suas capacidades máximas. Ela sempre será um pouco superior aos parâmetros operacionais do equipamento funcionando em modo normal no aquecimento de um edifício específico.

A potência do equipamento instalado é calculada em estrita conformidade com os requisitos normativos vigentes, considerando todos os fatores mencionados acima

Por exemplo, se a potência nominal da caldeira é de 15 kW, então o sistema funcionará efetivamente com uma potência térmica de cerca de 12 kW. Uma reserva de potência de cerca de 20% é recomendada pelos especialistas para casos de emergência e invernos extremamente frios.

Portanto, ao calcular o consumo de combustível, deve-se basear exatamente nos dados reais, e não nos valores máximos calculados para operação de curta duração em regime de emergência.

Recomenda-se comprar o equipamento a gás com uma reserva de potência de aproximadamente 20% para casos de emergência e invernos frios. Por exemplo, se a potência térmica calculada é de 10 kW, então recomenda-se adquirir o equipamento com potência nominal de 12 kW

Calculadora média de consumo

O consumo nominal de gás durante o período de aquecimento passado não é tão difícil de calcular. Basta fazer a leitura do medidor mensalmente. Após o término da temporada, somar as leituras mensais. Em seguida, calcular a média aritmética.

Se for necessário conhecer os valores nominais na fase de projeto da casa, ou ao escolher um equipamento de aquecimento eficiente e econômico, será necessário usar fórmulas.

Ao configurar o aquecimento autônomo de uma casa de campo ou apartamento, são usados parâmetros médios para determinar as perdas de calor.

Para obter cálculos aproximados, o consumo específico de calor é determinado de duas maneiras:

1. Com base no volume total dos cômodos aquecidos. Dependendo da região, são alocados 30-40 W para aquecimento de um metro cúbico.
2. Pela metragem quadrada total da construção. Considera-se que para aquecer cada metro quadrado de área dos cômodos, cuja altura média das paredes é de 3 metros, são gastos 100 W de calor. Ao determinar o valor, também se leva em conta a região de residência: para latitudes sul – 80 W/m², para latitudes norte – 200 W/m².

O principal critério que deve ser seguido nos cálculos é a potência térmica necessária para garantir condições de aquecimento de qualidade dos ambientes e compensar suas perdas de calor.

Como base dos cálculos técnicos, utiliza-se uma proporção média em que para cada 10 metros quadrados de área são gastos 1 kW de energia térmica. Mas vale notar que essa abordagem média, embora conveniente, ainda não é capaz de refletir adequadamente as condições reais da sua construção, considerando a região climática onde está localizada.

Ao usar o método simplificado de cálculo, considera-se que para aquecer 10 metros quadrados de uma casa particular é necessário 1 kW de potência térmica gerada pelo gerador.

Calculando corretamente o consumo aproximado de combustível, você poderá esclarecer quais medidas devem ser tomadas para reduzir seu consumo. Como resultado, reduzir a rubrica de pagamentos regulares pelo «gás natural» consumido.

Gás de rede para fins de aquecimento

Nas casas particulares, a mistura gasosa da marca G20 chega pela rede centralizada. De acordo com o padrão adotado DIN EN 437, o valor mínimo do calor específico de combustão do combustível da marca G20 é de 34,02 MJ/metro cúbico.

Caso seja instalada uma caldeira condensadora de alta eficiência, o valor mínimo do calor específico para o «gás natural» da categoria G20 é de 37,78 MJ/metro cúbico.

Encomendar o cálculo das perdas de calor de uma casa residencial para fazer a «contabilidade» dos gastos sazonais e esclarecer para si mesmo se é necessário fazer isolamento, pode ser feito em uma organização de projetos.

Fórmula de cálculo do consumo de combustível

Para determinar o consumo de gás, considerando o potencial energético nele contido, utiliza-se uma fórmula simples:

V=Q / (Hi x KPD)

Onde:

• V – o valor procurado, que determina o consumo de gás para gerar energia térmica, medido em m³/h;
• Q – valor da potência térmica calculada, utilizada para aquecimento do edifício e garantia de condições confortáveis, medido em Wh;
• Hi – valor do calor específico mínimo da combustão do combustível;
• Rendimento – coeficiente de eficiência da caldeira.

O rendimento do gerador de caldeira mostra a eficiência do uso da energia térmica gerada pela combustão da mistura gasosa, que é diretamente gasta no aquecimento do fluido de aquecimento. É um valor de placa.

Nos manuais de caldeiras modernas, o coeficiente é indicado por dois parâmetros: pelo maior e menor calor de combustão. Ambos os valores são escritos com uma barra fracionária «Hs/Hi», por exemplo: 95/87%. Para obter o cálculo mais confiável, toma-se como base o valor indicado no modo «Hi».

O menor valor de calor específico de combustão do gás é um valor tabulado, cujos parâmetros correspondem aos padrões adotados DIN EN 437

O valor indicado na tabela «Hs» determina o maior indicador de calor de combustão do gás. Ele é indicado na tabela porque o vapor de água liberado durante a combustão do gás também pode converter energia térmica latente. Se essa energia térmica for utilizada adequadamente, é possível aumentar o rendimento total do combustível consumido.

Nesse princípio baseia-se o funcionamento das caldeiras de nova geração – caldeiras de condensação. Nelas, devido à conversão do vapor em estado líquido agregado, gera-se adicionalmente cerca de 10% de calor.

Além do gás tipo G20, para fins domésticos também pode ser utilizado um análogo do segundo grupo, tipo G25. O gás tipo G20 é extraído de campos siberianos, enquanto o G25 é fornecido do Turcomenistão e da região do Volga. A diferença entre eles é que o G25, ao ser queimado, libera 15% menos calor.

O gás tipo G25 é caracterizado por um teor percentual elevado de nitrogênio, devido ao qual seu potencial energético é 15% inferior ao do análogo natural G20

Para saber qual tipo de gás «flui» na tubulação, você pode consultar a empresa fornecedora de gás da sua região.

Exemplo de cálculo do consumo de gás de rede

Propomos considerar um exemplo de cálculo do consumo de gás para aquecimento de uma casa de campo, cujos dados iniciais têm os seguintes parâmetros:

• a área dos ambientes atinge 100 m²;
• a potência recomendada do aquecedor é 10 kW;
• o rendimento da caldeira atinge 95%.

Para simplificar o cálculo, os joules são convertidos em outra unidade de medida – quilowatts. Assim, considerando que 1 kW = 3,6 MJ, o calor de combustão do gás tipo G20 será de 34,02 / 3,6 = 9,45 kW.

Também é importante considerar que a potência recomendada do gerador de calor, indicada como 10 kW, será necessária apenas para aquecer os ambientes nas condições mais adversas. Na realidade, durante todo o período de aquecimento, o número de dias tão desfavoráveis será contado em unidades.

Com um sistema de aquecimento bem planejado e instalado, a caldeira certamente não funcionará 24 horas por dia.

Nos demais dias da estação fria, muito menos potência é gasta para aquecer o edifício. Portanto, para obter cálculos corretos, bem como determinar o consumo médio, e não o pico, do 'combustível azul', são consideradas as leituras de potência da caldeira não de 10 kW, mas de 5 kW, a 'metade'.

Substituindo os dados obtidos na fórmula, são realizados os cálculos: V = 5/(9,45 x 0,95). Verifica-se que para aquecer uma casa de 100 metros quadrados, o consumo de gás é de 0,557 m³/h.

Ao verificar as tarifas para o pagamento de um metro cúbico de 'combustível azul', não será difícil calcular os custos materiais para todo o período de aquecimento.

Com base nos dados obtidos por cálculos simples, não será difícil calcular o consumo de gás para toda a estação de aquecimento, que nas regiões de latitudes médias dura cerca de 7 meses:

• Por dia é de 0,557 x 24 = 13,37 m³.
• Por mês 13,37 x 30 = 401,1 m³.
• Na estação de aquecimento com duração de 7 meses, 401,1 x 7 = 2.807,4 m³.

Sabendo o preço de um metro cúbico de 'combustível azul', não será difícil planejar tanto os gastos mensais quanto a 'contabilidade' para todo o funcionamento do sistema de aquecimento.

Consumo de mistura liquefeita de propano-butano

Nem todos os proprietários de casas de campo têm a possibilidade de se conectar à rede centralizada de gasoduto. Então, eles contornam a situação usando gás liquefeito. Ele é armazenado em gasômetros instalados em valas, e reabastecido através dos serviços de empresas certificadas que fornecem o combustível.

O gás liquefeito utilizado para fins domésticos é armazenado em recipientes e tanques herméticos – botijões de propano-butano, com volume de 50 litros, ou gasômetros.

No caso de se usar gás liquefeito para aquecer uma casa de campo, a fórmula de cálculo utilizada é a mesma. A única diferença é que é necessário levar em conta que o gás engarrafado é uma mistura do tipo G30. Além disso, o combustível está em estado agregado. E, portanto, seu consumo é medido em litros ou quilogramas.

Fórmula de cálculo do consumo da mistura combustível

Um cálculo simples ajudará a estimar os volumes de consumo da mistura liquefeita de propano-butano. Os dados iniciais da construção são os mesmos: uma casa de campo com área de 100 metros quadrados, e a eficiência da caldeira instalada é de 95%.

Ao calcular, deve-se considerar que, por segurança, os cilindros de propano-butano de cinquenta litros são preenchidos no máximo em 85%, o que equivale a aproximadamente 42,5 litros.

Ao realizar o cálculo, orientam-se por duas características físicas significativas da mistura liquefeita:

• a densidade do gás no cilindro é de 0,524 kg/l;
• o calor liberado pela queima de um quilograma dessa mistura é igual a 45,2 MJ/kg.

Para facilitar os cálculos, os valores do calor liberado, medidos em quilogramas, são convertidos para outra unidade de medida – litros: 45,2 x 0,524 = 23,68 MJ/l.

Em seguida, os joules são convertidos em quilowatts: 23,68/3,6 = 6,58 kW/l. Para obter cálculos corretos, toma-se como base os mesmos 50% da potência recomendada do equipamento, que é de 5 kW.

Os valores obtidos são inseridos na fórmula: V = 5/(6,58 x 0,95). Obtém-se que o consumo da mistura combustível marca G 30 é de 0,8 l/h.

Exemplo de cálculo do consumo de gás liquefeito

Sabendo que, em média, são consumidos 0,8 litro de combustível por hora de operação do gerador de caldeira, não será difícil calcular que um cilindro padrão com um enchimento de 42 litros será suficiente por aproximadamente 52 horas. Isso é um pouco mais de dois dias.

Para todo o período de aquecimento, os indicadores de consumo da mistura combustível serão:

• Por dia 0,8 x 24 = 19,2 litros;
• Por mês 19,2 x 30 = 576 litros;
• Na estação de aquecimento com duração de 7 meses: 576 x 7 = 4032 litros.

Para aquecer uma casa de campo com área de 100 metros quadrados, serão necessários: 576/42,5 = 13 ou 14 cilindros. Para toda a estação de aquecimento de sete meses, serão necessários 4032/42,5 = de 95 a 100 cilindros.

Para calcular exatamente a quantidade de cilindros de propano-butano necessários para aquecer a casa de campo durante um mês, é necessário dividir o volume mensal consumido de 576 litros pela capacidade de um desses cilindros.

Um grande volume de combustível, considerando os custos de transporte e a criação de condições para seu armazenamento, não será barato. No entanto, em comparação com o mesmo aquecimento elétrico, essa solução ainda será mais econômica e, portanto, preferível.

Maneiras de reduzir o consumo

A principal causa de perdas significativas de calor, que levam ao consumo ineficiente da energia térmica gerada pela caldeira, é o isolamento insuficiente dos elementos estruturais da casa. Através das 'pontes térmicas', desperdiça-se até 40% do calor.

Através de janelas com caixilhos de baixa qualidade, escapa até 35% do calor gerado pela caldeira, pelas paredes da casa até 25%, e pelo telhado e portas de entrada até 15%.

Para não desperdiçar dinheiro repetidamente aquecendo a rua, é melhor investir uma vez em um isolamento de qualidade da construção. Acredite, os gastos com ele serão totalmente recuperados em 3-4 anos.

O isolamento térmico da casa inclui:

1. Isolamento das paredes. A opção mais simples de implementar e de custo acessível é a instalação de painéis de poliestireno expandido. A espessura dos painéis é escolhida com base nas condições climáticas da região de construção, na espessura das paredes da edificação e no tipo de material utilizado na sua construção.
2. Isolamento do telhado ou do piso do sótão. Para esses fins, são utilizados serragem, lã mineral ou poliestireno expandido em placas. O material isolante térmico, produzido em forma de placas, é montado nas paredes internas do espaço do sótão ou colocado entre as vigas do piso.
3. Isolamento dos pisos. Não apenas as construções de concreto, mas também as estruturas de madeira necessitam de um bom isolamento térmico. Para formar a camada isolante térmica, são utilizados materiais soltos e em placas, como argila expandida e poliestireno expandido.
4. Substituição das janelas. O escudo mais confiável que impede a entrada de frio nos cômodos aquecidos serão as janelas de PVC com vidros duplos de qualidade. Elas são fabricadas sob medida para cada janela. Graças a isso, vedam hermeticamente a abertura da janela, protegendo os moradores não apenas contra a 'perda' de calor, mas também contra a penetração do ruído externo.

Uma correta instalação do isolamento térmico permite reduzir as perdas de calor a valores mínimos.

Além do isolamento de qualidade, para aumentar a eficiência da transferência de calor, os especialistas recomendam aplicar outras medidas igualmente eficazes.

Entre as medidas adicionais que permitem aumentar a eficiência da transferência de calor, os especialistas incluem:

• Equipar os radiadores com dispositivos termostáticos. As cabeças termostáticas manterão nos cômodos a temperatura confortável necessária.
• Além dos radiadores, instalar convectores com função de circulação direcionada. Eles criarão cortinas de ar quente na área das aberturas.
• Conexão de equipamentos que permitem programar modos de aquecimento ideais. A instalação de termostatos cronométricos é eficaz quando há cômodos na casa que ficam vazios por vários dias e não faz sentido aquecê-los intensamente.

Os custos de aquisição e instalação da automação serão mais do que compensados já durante a primeira estação de aquecimento.

E, por último, vale a pena rever se o sistema não está sobrecarregado. Não está descartado que ele esteja produzindo calor em excesso. E é bem provável que, sem prejudicar o conforto dos moradores, seja possível reduzir a temperatura nos ambientes em alguns graus.

À primeira vista – uma ninharia. Mas, considerando a situação na escala de pelo menos um mês, e ainda mais na estação de aquecimento, essa decisão pode afetar favoravelmente o seu bolso.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Uma das opções para calcular o consumo de gás de rede:

Exemplo de consumo para aquecimento com gás liquefeito:

Sobre maneiras simples de reduzir os custos de gás será discutido no seguinte vídeo:

O valor médio do cálculo será útil para contabilizar os custos materiais exclusivamente para o aquecimento do edifício. Ao planejar usar aparelhos a gás ou fogão durante o período de aquecimento, os dados devem ser ajustados.

Se após estudar o material você tiver dúvidas sobre os cálculos do consumo de gás, pode fazê-las no bloco abaixo. Além disso, se forem notadas imprecisões ou se você quiser complementar o material, por favor, deixe seus comentários.