Consumo de gás para aquecimento de casa de 100 m²: características de cálculo para gás liquefeito e natural + exemplos com fórmulas

Certamente você já ouviu repetidamente que as caldeiras a gás não têm concorrentes em termos de economia. Mas, convenhamos, um ceticismo saudável nunca é demais – como se diz, confie, mas verifique. Portanto, antes de tomar uma decisão sobre a instalação e operação de equipamentos a gás, é necessário calcular e pensar tudo minuciosamente.

Propomos que você conheça as etapas de cálculo e as fórmulas pelas quais se determina o consumo de gás para aquecimento de uma casa de 100 m², levando em consideração todos os fatores relevantes. Após conhecer os cálculos, você poderá tirar suas próprias conclusões sobre o quão vantajoso é usar o combustível azul como fonte de energia térmica.

Fórmulas da carga térmica e do consumo de gás

O consumo de gás é convencionalmente representado pela letra latina V e é determinado pela fórmula:

V = Q / (n/100 x q), onde

Q – carga térmica de aquecimento (kW/h), q – poder calorífico do gás (kW/m³), n – eficiência da caldeira a gás, expressa em porcentagem.

O consumo de gás natural canalizado é medido em metros cúbicos por hora (m³/h), e o gás liquefeito em litros ou quilogramas por hora (l/h, kg/h).

O consumo de gás é calculado antes do projeto do sistema de aquecimento, seleção da caldeira, fonte de energia, e posteriormente é facilmente controlado com o auxílio de medidores.

Vejamos detalhadamente o que significam as variáveis nesta fórmula e como determiná-las.

O conceito de 'carga térmica' é apresentado na lei federal 'Sobre o Fornecimento de Calor'. Modificando um pouco a formulação oficial, diremos simplesmente que é a quantidade de energia térmica transferida por unidade de tempo para manter uma temperatura confortável do ar em um ambiente.

Mais adiante, também usaremos o conceito de 'potência térmica', portanto, também apresentaremos sua definição em relação aos nossos cálculos. Potência 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 a MDK 4-05.2004 por meio de cálculos de engenharia térmica.

Fórmula simplificada:

Q = V x ΔT x K / 860.

Aqui V é o volume do ambiente, que se obtém multiplicando a altura do teto, a largura e o comprimento do piso.

ΔT – diferença entre a temperatura do ar externo do edifício e a temperatura necessária do ar no ambiente aquecido. Para os cálculos, utilizam-se os parâmetros climáticos apresentados no SP 131.13330.2012.

Para obter indicadores de consumo de gás mais precisos, são utilizadas fórmulas que consideram até mesmo a localização das janelas – os raios solares aquecem o ambiente, reduzindo as perdas de calor.

K – coeficiente de perda de calor, que é o mais difícil de determinar com precisão devido à influência de múltiplos fatores, incluindo o número e a posição das paredes externas em relação aos pontos cardeais e ao regime de ventos no inverno; o número, tipo e tamanho das janelas, portas de entrada e de sacada; o tipo de materiais de construção e isolamento térmico utilizados, e assim por diante.

Nas estruturas de fechamento da casa existem áreas com maior transferência de calor – pontes térmicas, que podem aumentar significativamente o consumo de combustível.

Se for necessário realizar um cálculo com margem de erro de até 5%, é melhor fazer uma auditoria térmica da casa.

Se os requisitos para os cálculos não forem tão rigorosos, podem ser utilizados valores médios do coeficiente de perda de calor:

• alto nível de isolamento térmico – 0,6-0,9;
• isolamento térmico de nível médio – 1-1,9;
• baixo isolamento térmico – 2-2,9;
• ausência de isolamento térmico – 3-4.

Alvenaria dupla de tijolos, janelas pequenas com vidros triplos, sistema de cobertura isolado, fundação robusta, isolamento térmico com materiais de baixa condutividade – tudo isso indica um coeficiente mínimo de perda de calor da sua casa.

Com alvenaria dupla de tijolos, mas telhado comum e janelas com vidros duplos, o coeficiente aumenta para valores médios. Os mesmos parâmetros, mas com alvenaria simples de tijolos e telhado simples, são sinal de baixo isolamento térmico. A ausência de isolamento térmico é típica de casas de campo.

A economia de energia térmica deve ser considerada já na fase de construção da casa, realizando o isolamento das paredes, telhado e fundação, e instalando janelas com múltiplas câmaras.

Escolhendo o valor do coeficiente mais adequado ao isolamento térmico da sua casa, substituímos na fórmula de cálculo da carga térmica. Em seguida, calculamos pela fórmula o consumo de gás para manter um microclima confortável em uma casa de campo.

Consumo de gás em exemplos específicos

Para determinar qual será o consumo de gás natural no aquecimento de uma casa térrea de 100 m², primeiro é necessário determinar a carga térmica.

Cálculo da carga térmica

Para obter dados mais precisos sobre o volume aquecido da casa, calcula-se separadamente o volume de cada cômodo e dependências auxiliares onde é necessário manter o calor. As medições de comprimento e largura são feitas ao longo dos rodapés com uma trena comum ou a laser.

Faremos de forma mais simples: consideramos a altura do teto como 2,5 metros, multiplicamos pela área indicada e obtemos o volume da casa V = 250 m³.

Se o ambiente tiver uma forma arquitetônica complexa, ele é dividido em retângulos, triângulos, círculos, e a área de cada um é calculada e somada.

Para determinar ΔT, utiliza-se a coluna 6 da tabela 3.1 do 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 o objeto aquecido está localizado. Suponhamos que seja Briansk, portanto, o valor procurado é -12 °C. A temperatura nos cômodos residenciais, de acordo com a GOST R 51617-2000, deve estar entre 18-24 °C. Tomamos o valor médio de 22 °C e obtemos ΔT = 34 °C.

Determinamos o grau de isolamento térmico da casa e aplicamos o coeficiente correspondente. Diante do aumento dos preços dos fluidos térmicos, a maioria dos proprietários busca aumentar a eficiência energética do aquecimento melhorando o isolamento térmico de sua moradia, portanto, é plenamente justificável aplicar o primeiro indicador de grau médio de isolamento térmico, que é igual a 1.

Reunimos todos os valores na fórmula:

250 m³ × 34 °C × 1 / 860 = 9,88 kW/h

Aplicamos a regra de arredondamento para o inteiro mais próximo e obtemos Q = 10 kW/h.

Não negligencie o controle automático – defina diferentes modos de aquecimento para o período noturno e diurno, para garantir um microclima confortável independentemente da temperatura externa e, ao mesmo tempo, economizar até 30% de gás.

Lembramos que fizemos apenas o cálculo termotécnico da casa e agora é a vez do cálculo do consumo de gás. Mas, por enquanto, é oportuno fazer uma pequena digressão e esclarecer que a carga de aquecimento também pode ser calculada de forma simplificada.

Notamos que a potência da caldeira a gás pode ser calculada para um objeto específico, levando em conta todas as nuances técnicas. De acordo com dados médios, para cada metro de área residencial padrão, são necessários 100 Wh de energia térmica. Portanto, para uma casa com área de 100 m², esse valor será de 100 W/h × 100 m2 = 10.000 Wh ou 10 kWh.

Neste caso, os cálculos pela fórmula e o método simplificado deram o mesmo resultado, mas isso nem sempre acontece, e a diferença frequentemente chega a 20% ou mais. Além disso, os engenheiros térmicos recomendam comprar caldeiras turbinadas e atmosféricas sempre com uma margem de 20-25%, visando cobrir as perdas de calor em dias com temperaturas criticamente baixas.

Consumo de gás natural canalizado

Para o cálculo, é necessário conhecer o coeficiente de rendimento (eficiência) da caldeira a gás. Você pode vê-lo nas características técnicas indicadas na documentação de acompanhamento. Nós, por sua vez, escolheremos um modelo que seja adequado para a casa da área indicada.

O principal critério de seleção será a potência térmica do aparelho. Seu valor é muito próximo ao da carga térmica e pode ser calculado pela mesma fórmula, mas para o cálculo considera-se a temperatura dos cinco dias mais frios ou aplica-se um coeficiente de aumento de 1,3, pois a caldeira deve ter potência suficiente para manter o calor da casa mesmo nas geadas mais severas.

Portanto, para aquecer 100 m², será necessária uma caldeira com potência de cerca de 13 kW. O rendimento (η) de muitos modelos de caldeiras a gás de parede, por exemplo, dos aparelhos da marca NEVA, é de 92,5%. Este é o valor que usaremos em nossos cálculos.

Graças às características construtivas da câmara de combustão, ao aumento da eficiência dos trocadores de calor e ao uso do calor latente dos vapores de água, o rendimento das caldeiras a gás modernas ultrapassa 90%.

O poder calorífico, ou seja, o calor específico de combustão (q), depende do tipo de gás utilizado. É melhor verificar junto à empresa fornecedora de gás qual gás é fornecido à sua casa.

Nós, por padrão, inseriremos na fórmula o valor arredondado correspondente ao gás G20 com o poder calorífico inferior Hi, ou seja, 9,5 kWh/m³. Observe que as unidades de medida são quilowatts, não megajoules.

Todos os valores necessários estão determinados e resta reuni-los na fórmula:

V = 10 / (92.5 / 100 × 9,5). V = 1.1 m³/h.

Assim, o consumo de gás natural para aquecimento de uma casa de 100 m² com pé-direito de 2,5 metros é de pouco mais de 1,1 metro cúbico por hora. Por dia, respectivamente, 24,2 metros cúbicos.

Agora é fácil saber quanto gás será necessário para toda a estação de aquecimento. De acordo com as normas estaduais, durante o período de aquecimento, a temperatura média diária do ar externo não excede 8 °C. Na região central, esse período vai de 15 de outubro a 15 de abril (183 dias).

Como ocorrem flutuações significativas de temperatura durante esse período, o consumo diário de gás é dividido por 2 e depois multiplicado por 183. Ou seja, para a estação de aquecimento serão necessários cerca de 2214.3 metros cúbicos de gás natural.

Quanto propano-butano é necessário para a estação de aquecimento

As caldeiras a gás modernas são projetadas para usar não apenas gás natural, mas também gás liquefeito. Para armazenar o volume necessário de combustível, não são utilizados botijões de gás comuns, mas sim reservatórios mais espaçosos – gasholders.

A utilização de gasholders resolve o problema de armazenamento de combustível liquefeito de hidrocarbonetos, suficiente para aquecer uma casa de 100 m² durante toda a estação de aquecimento em uma zona climática temperada.

No cálculo do consumo de gás liquefeito necessário para aquecer uma casa de 100 m², aplica-se a mesma metodologia, mas os valores de algumas variáveis na fórmula mudam.

Para fins domésticos e comerciais, é fornecida uma mistura liquefeita de propano-butano.

O seu poder calorífico é de 12,8 kW/kg. Você substitui este parâmetro na fórmula e obtém:

V = 10 / (92,5 / 100 × 12,8). V = 0,8 kg/h.

Ao trabalhar com combustível liquefeito, o rendimento do equipamento diminui, portanto o consumo de gás aumenta em aproximadamente 10% e passa a ser de 0,88 kg/h por dia. Para o seu modelo de caldeira, a correção pode ser diferente. O valor específico é indicado na documentação anexa.

Agora você calcula a quantidade necessária de gás para a estação de aquecimento: 0,88 × 24 × 183 = 3865 kg. Este valor também deve ser dividido por 2, devido às flutuações de temperatura. Resultado final: para a estação de aquecimento, são necessários 1932,5 kg de propano-butano.

Será útil converter quilogramas em litros. Com base em dados de referência, 540 gramas de mistura de propano-butano liquefeito correspondem a 1 litro. Ou seja, para todo o período da estação de aquecimento, serão necessários 3578 litros de gás liquefeito.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Você economiza energia térmica, mas o consumo do vizinho ainda é menor? O autor do vídeo decidiu compartilhar sua própria experiência com o uso de GLP para aquecimento residencial. Talvez esta informação também seja útil para você.

Será que o termostato e o sensor de temperatura ajudam a reduzir significativamente os custos de gás durante a estação de aquecimento? O vídeo demonstra como isso acontece na prática.

Para determinar o consumo futuro de gás para aquecimento, não é necessário ensino superior. Sabendo como são realizadas as operações matemáticas mais simples, você calculará os parâmetros necessários com uma margem de erro aceitável.

Ao mesmo tempo, você poderá identificar pontos fracos em sua casa, minimizar as perdas térmicas, eliminar o vazamento de calor para o exterior e, como resultado, usufruir de todas as vantagens do combustível azul.

Comente, por favor, as informações apresentadas por nós com exemplos de cálculos e fórmulas para determinar o consumo de gás. Você poderá compartilhar informações úteis sobre o tema do artigo, fazer uma pergunta ou publicar uma foto no bloco localizado abaixo. É possível que suas recomendações sejam úteis para os visitantes do site.