Consumo de gas para calefacción de una casa de 100 m²: características de los cálculos para gas licuado y natural + ejemplos con fórmulas

Seguramente ya ha escuchado en repetidas ocasiones que las calderas de gas no tienen competidores en cuanto a eficiencia económica. Pero, estará de acuerdo, un escepticismo saludable nunca está de más – como se dice, confíe pero verifique. Por eso, antes de tomar una decisión sobre la instalación y operación de equipos de gas, debe calcular y considerar todo minuciosamente.

Le ofrecemos conocer los pasos de cálculo y las fórmulas mediante las cuales se determina el consumo de gas para calefacción de una casa de 100 m² teniendo en cuenta todos los factores significativos. Una vez conocidos los cálculos, usted podrá sacar su propia conclusión sobre qué tan ventajoso es utilizar el combustible azul como fuente de energía térmica.

Fórmulas de carga térmica y consumo de gas

El consumo de gas se denota convencionalmente con la letra latina V y se determina mediante la fórmula:

V = Q / (n/100 × q), donde

Q – carga térmica de calefacción (kW/h), q – poder calorífico del gas (kW/m³), n – rendimiento de la caldera de gas, expresado en porcentaje.

El consumo de gas de red se mide en metros cúbicos por hora (m³/h), el de gas licuado, en litros o kilogramos por hora (l/h, kg/h).

El consumo de gas se calcula antes del diseño del sistema de calefacción, la elección de la caldera, el portador de energía, y luego se controla fácilmente con contadores.

Examinemos en detalle qué significan las variables en esta fórmula y cómo determinarlas.

El concepto de «carga térmica» se presenta en la ley federal «Sobre el suministro de calor». Modificando ligeramente la formulación oficial, digamos simplemente que es la cantidad de energía térmica transferida por unidad de tiempo para mantener una temperatura ambiente confortable.

En adelante también utilizaremos el concepto de «potencia térmica», por lo que aprovecharemos para dar su definición en relación con nuestros cálculos. Se denomina potencia térmica a la cantidad de energía térmica que puede producir una caldera de gas por unidad de tiempo.

La carga térmica se determina de acuerdo con MDK 4-05.2004 mediante cálculos de ingeniería térmica.

Fórmula simplificada:

Q = V × ΔT × K / 860.

Aquí V es el volumen de la habitación, que se obtiene multiplicando la altura del techo, el ancho y el largo del piso.

ΔT es la diferencia entre la temperatura del aire exterior del edificio y la temperatura del aire necesaria en el local calefaccionado. Para los cálculos se utilizan los parámetros climáticos indicados en SP 131.13330.2012.

Para obtener las indicaciones más precisas del consumo de gas, se utilizan fórmulas que incluso tienen en cuenta la ubicación de las ventanas: los rayos solares calientan la habitación, reduciendo las pérdidas de calor.

K – coeficiente de pérdida de calor, que es el más difícil de determinar con precisión debido a la influencia de múltiples factores, incluyendo el número y la posición de las paredes exteriores con respecto a los puntos cardinales y el régimen de viento en invierno; el número, tipo y tamaño de ventanas, puertas de entrada y balcón; el tipo de materiales de construcción y aislamiento térmico utilizados, etc.

En las envolventes del edificio hay áreas con mayor transferencia de calor: puentes térmicos, debido a los cuales el consumo de combustible puede aumentar significativamente.

Si es necesario realizar un cálculo con un margen de error dentro del 5%, es mejor realizar una auditoría térmica de la casa.

Si los requisitos de cálculo no son tan estrictos, se pueden utilizar los valores promedio del coeficiente de pérdida de calor:

• alto grado de aislamiento térmico – 0,6-0,9;
• aislamiento térmico de grado medio – 1-1,9;
• bajo aislamiento térmico – 2-2,9;
• ausencia de aislamiento térmico – 3-4.

Doble muro de ladrillo, ventanas pequeñas con triple acristalamiento, sistema de techo aislado, cimentación sólida, aislamiento térmico con materiales de baja conductividad térmica: todo esto indica un coeficiente mínimo de pérdida de calor de su casa.

Con doble muro de ladrillo, pero con techo normal y ventanas con marcos dobles, el coeficiente aumenta a valores medios. Los mismos parámetros, pero con muro de ladrillo simple y techo simple, son señal de bajo aislamiento térmico. La ausencia de aislamiento térmico es típica de las casas de campo.

Conviene preocuparse por el ahorro de energía térmica ya en la etapa de construcción de la casa, realizando el aislamiento de paredes, techo y cimientos, e instalando ventanas multicámara.

Seleccionando el valor del coeficiente que mejor se adapte al aislamiento térmico de su casa, lo sustituimos en la fórmula de cálculo de la carga térmica. A continuación, mediante la fórmula calculamos el consumo de gas para mantener un microclima confortable en una casa de campo.

Consumo de gas en ejemplos concretos

Para determinar cuál será el consumo de gas natural al calentar una casa de una planta de 100 m², primero es necesario determinar la carga térmica.

Cálculo de la carga térmica

Para obtener los datos más precisos sobre el volumen calefactado de la casa, se calcula por separado el volumen de cada habitación y de los espacios auxiliares donde es necesario mantener el calor. Las mediciones de largo y ancho se realizan a lo largo de los rodapiés con una cinta métrica común o láser.

Procederemos de manera más simple: asumimos una altura de techo de 2,5 metros, la multiplicamos por el área indicada y obtenemos el volumen de la casa V = 250 m³.

Si la habitación tiene una forma arquitectónica compleja, se realiza una división en rectángulos, triángulos, círculos, se calcula y suma el área de cada uno de ellos.

Para determinar ΔT se utiliza la columna 6 de la tabla 3.1 de la SP 131.13330.2012. Allí se indica la temperatura del aire del período más frío, calculada a partir de las temperaturas medias mensuales.

Encontramos el nombre de la localidad donde se ubica el objeto a calentar. Supongamos que es Briansk, por lo tanto, el valor buscado es -12 °C. La temperatura en las habitaciones según la GOST R 51617-2000 debe estar entre 18 y 24 °C. Tomamos el valor promedio de 22 °C, obtenemos ΔT = 34 °C.

Determinamos el grado de aislamiento térmico de la casa y aplicamos el coeficiente correspondiente. En el contexto del aumento de los precios de los portadores de calor, la mayoría de los propietarios buscan aumentar la eficiencia energética de la calefacción mejorando el aislamiento térmico de su vivienda, por lo que es razonable aplicar el primer indicador de grado medio de aislamiento térmico, que es igual a 1.

Resumimos todos los valores según la fórmula:

250 m³ × 34 °C × 1 / 860 = 9,88 kWh.

Aplicamos la regla de redondeo al entero más cercano y obtenemos Q = 10 kWh.

No descuide el control automático: establezca diferentes modos de calefacción para el día y la noche, para asegurar un microclima confortable independientemente de la temperatura exterior y ahorrar hasta un 30% de gas.

Recordamos que solo hemos realizado el cálculo térmico de la casa y ahora corresponde el cálculo del consumo de gas. Pero por ahora será pertinente hacer un pequeño paréntesis y aclarar que la carga de calefacción también se puede calcular de forma simplificada.

Observamos que la potencia de la caldera de gas se puede calcular para un objeto concreto teniendo en cuenta todos los detalles técnicos. Según datos promedio, por cada metro de superficie habitable estándar se requieren 100 Wh de energía térmica. Por lo tanto, para una casa de 100 m², este valor será de 100 Wh × 100 m2 = 10 000 Wh o 10 kWh.

En este caso, los cálculos mediante la fórmula y el método simplificado dieron el mismo resultado, pero no siempre es así, y la diferencia a menudo alcanza el 20 % o más. Más aún, los ingenieros térmicos recomiendan comprar calderas turbinadas y atmosféricas siempre con un margen del 20-25%, previendo la posibilidad de cubrir las pérdidas de calor en días con temperaturas críticamente bajas.

Consumo de gas de red

Para el cálculo se requiere conocer el coeficiente de rendimiento (eficiencia) de la caldera de gas. Puede verlo en las especificaciones técnicas indicadas en la documentación adjunta. Nosotros elegiremos un modelo adecuado para la casa de la superficie indicada.

El criterio principal de selección será la potencia térmica del equipo. Su valor es muy cercano al valor de la carga térmica y puede calcularse con la misma fórmula, pero en el cálculo se considera la temperatura del período más frío de cinco días o se aplica un factor de aumento de 1,3, ya que la caldera debe tener suficiente potencia para mantener el calor en la casa incluso en las heladas más intensas.

Por lo tanto, para calentar 100 m² se necesitará una caldera con una potencia de aproximadamente 13 kW. El rendimiento (n) de muchos modelos de calderas de gas murales, por ejemplo de los equipos de la marca NEVA, es del 92.5 %. Este valor lo utilizaremos en nuestros cálculos.

Gracias a las características constructivas de la cámara de combustión, la mejora de la eficiencia de los intercambiadores de calor y el aprovechamiento del calor latente de los vapores de agua, el rendimiento de las calderas de gas modernas supera el 90%.

El poder calorífico, o también el calor específico de combustión (q), depende del tipo de gas utilizado. Es mejor consultar con la empresa suministradora de gas qué gas se suministra a su hogar.

Nosotros, por defecto, insertaremos en la fórmula un valor redondeado correspondiente al gas G20 con el poder calorífico inferior Hi, que es 9,5 kWh/m³. Preste atención a las unidades de medida: se utilizan kilovatios, no megajulios.

Todos los valores necesarios están determinados y solo queda introducirlos en la fórmula:

V = 10 / (92,5 / 100 × 9,5). V = 1,1 m³/h.

Por lo tanto, el consumo de gas de red para calentar una casa de 100 m² con una altura de techo de 2,5 metros es de poco más de 1,1 metros cúbicos por hora. Al día, respectivamente, 24,2 metros cúbicos.

Ahora es fácil saber cuánto gas se necesitará para toda la temporada de calefacción. Según las normativas estatales, durante el período de la temporada de calefacción, la temperatura media diaria del aire exterior no supera los 8 °C. En la zona central, este período se extiende desde el 15 de octubre hasta el 15 de abril (183 días).

Como durante este tiempo se producen fluctuaciones significativas de temperatura, el consumo diario de gas se divide entre 2 y luego se multiplica por 183. Es decir, para la temporada de calefacción se necesitarán aproximadamente 2214,3 metros cúbicos de gas de red.

¿Cuánto propano-butano se necesita para la temporada de calefacción?

Las calderas de gas modernas están diseñadas para usar no solo gas de red, sino también gas licuado. Para almacenar el volumen necesario de combustible, no se utilizan botellas de gas comunes, sino tanques más grandes: los tanques de gas.

El uso de tanques de gas resuelve el problema de almacenar combustible de hidrocarburo licuado, suficiente para calentar una casa de 100 m² durante toda la temporada de calefacción en una zona climática templada.

Para calcular el consumo de gas licuado necesario para calentar una casa de 100 m², se aplica la misma metodología, pero cambian los valores de algunas variables en la fórmula.

Para usos domésticos y comunitarios se suministra una mezcla licuada de propano-butano.

Su poder calorífico es de 12.8 kW/kg. Sustituimos este parámetro en la fórmula y obtenemos:

V = 10 / (92.5 / 100 × 12.8). V = 0.8 kg/h.

Al trabajar con combustible licuado, el rendimiento del equipo disminuye, por lo que el consumo de gas aumenta aproximadamente un 10 % y es de 0,88 kg/h al día. Para su modelo de caldera, el ajuste puede ser diferente. El valor concreto se indica en la documentación adjunta.

Ahora calculamos la cantidad de gas necesaria para la temporada de calefacción: 0,88 × 24 × 183 = 3865 kg. Este valor también debe dividirse entre 2, debido a las fluctuaciones de temperatura. Resultado final: para la temporada de calefacción se requieren 1932.5 kg de propano-butano.

Será útil convertir los kilogramos a litros. Según los datos de referencia, 540 gramos de mezcla licuada de propano-butano corresponden a 1 litro. Es decir, durante toda la temporada de calefacción se necesitarán 3578 litros de gas licuado.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Usted ahorra energía térmica, pero ¿el consumo de su vecino sigue siendo menor? El autor del video decidió compartir su propia experiencia con el uso de GLP para calefacción del hogar. Quizás esta información también le sea útil a usted.

¿Acaso el termorregulador y el sensor de temperatura ayudan a reducir significativamente los costos de gas durante la temporada de calefacción? El video demuestra cómo ocurre esto en la práctica.

Para determinar el consumo futuro de gas para calefacción, no se requiere educación superior. Sabiendo cómo se realizan las operaciones matemáticas más simples, usted calculará los parámetros necesarios con un margen de error aceptable.

De paso, podrá identificar los puntos débiles de su hogar, minimizar las pérdidas de calor, eliminar las fugas de calor al exterior y, en consecuencia, aprovechar todas las ventajas del gas natural.

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