Consommation moyenne de gaz pour chauffer une maison de 150 m² : exemples de calculs et revue des formules thermiques

Le financement de la saison de chauffage représente une part importante du budget consacré à l'entretien des logements.Connaître le prix et la consommation moyenne de gaz pour chauffer une maison de 150 m², vous pouvez déterminer assez précisément le coût du chauffage des locaux. Ces calculs sont faciles à réaliser soi-même sans payer les services de chauffagistes.

Vous apprendrez tout sur les normes de consommation de gaz et les méthodes de calcul de la consommation de carburant bleu grâce à l'article que nous avons présenté. Nous vous indiquerons quelle quantité d'énergie est nécessaire pour compenser les pertes de chaleur de la maison pendant la saison de chauffage. Nous vous dirons quelles formules doivent être utilisées dans les calculs.

Chauffage des chalets

Lors du calcul de la consommation de gaz nécessaire pour chauffer une maison, la tâche la plus difficile sera calcul des pertes de chaleur, que le système de chauffage doit compenser entièrement pendant le fonctionnement.

L'ensemble des pertes de chaleur dépend du climat, des caractéristiques de conception du bâtiment, des matériaux utilisés et des paramètres de fonctionnement du système de ventilation.

Calcul de la quantité de chaleur compensée

Le système de chauffage de tout bâtiment doit compenser ses déperditions thermiques Q (W) pendant la période froide. Ils se produisent pour deux raisons :

1. échange de chaleur à travers le périmètre de la maison;
2. perte de chaleur due à l'air froid entrant par le système de ventilation.

Formellement, perte de chaleur à travers les murs et le toit Q_tp peut être calculé à l’aide de la formule suivante :

Q_tp = S * dT / R,

Où:

• S – superficie (m²);
• dT – différence de température entre l'air ambiant et l'air extérieur (°C) ;
• R. – indicateur de résistance au transfert thermique des matériaux (m² *°C/W).

Le dernier indicateur (également appelé « coefficient de résistance thermique ») peut être tiré des tableaux annexés aux matériaux ou produits de construction.

Le taux de déperdition de chaleur de la maison dépend fortement du type de fenêtre à double vitrage. Le prix élevé des fenêtres isolées sera justifié par les économies de carburant

Exemple. Que le mur extérieur de la pièce ait une superficie de 12 m², dont 2 m² occupe une fenêtre.

Les indicateurs de résistance au transfert de chaleur sont les suivants :

• Blocs de béton cellulaire D400 : R. = 3.5.
• Fenêtre double vitrage à l'argon « 4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I » : R. = 0.75.

Dans ce cas, à température ambiante « +22°С » et température extérieure – « –30°С », la perte de chaleur du mur extérieur de la pièce sera :

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

Ce calcul donne le résultat correct à condition qu'il n'y ait pas d'échange d'air incontrôlé (infiltration).

Cela peut se produire dans les cas suivants :

• La présence de défauts structurels, tels qu'un mauvais ajustement des cadres de fenêtres aux murs ou un pelage du matériau isolant. Il faut les éliminer.
• Vieillissement d'un bâtiment, entraînant des éclats, des fissures ou des vides dans la maçonnerie. Dans ce cas, il est nécessaire d’introduire des facteurs de correction dans la résistance au transfert thermique des matériaux.

De la même manière, il est nécessaire de déterminer les déperditions de chaleur par le toit si l'objet est situé au dernier étage. Par le sol, toute perte d’énergie significative ne se produit que s’il existe un sous-sol non chauffé et ventilé, comme un garage. Presque aucune chaleur ne pénètre dans le sol.

Pour calculer l'indice de résistance au transfert thermique des matériaux multicouches, il est nécessaire de résumer les indicateurs des couches individuelles. Habituellement, seuls les matériaux les moins conducteurs thermiquement sont pris en compte pour les calculs.

Considérons la deuxième raison de la perte de chaleur : la ventilation du bâtiment. Consommation d'énergie pour chauffer l'air soufflé (Q_V) peut être calculé à l'aide de la formule :

Q_V = L * q * c * dT, Où:

• L – débit d'air (m³ /h);
• q – densité de l'air (kg/m³);
• c – capacité thermique spécifique de l'air entrant (kJ/kg *°C) ;
• dT – différence de température entre l’air ambiant et l’air extérieur (°C).

La capacité thermique spécifique de l'air dans la plage de température qui nous intéresse [–50.. +30 °C] est égale à 1,01 kJ / kg * °C ou, traduite dans la dimension dont nous avons besoin : 0,28 W * h / kg * °C. La densité de l'air dépend de la température et de la pression, mais pour les calculs vous pouvez prendre une valeur de 1,3 kg/m³.

Exemple. Pour une pièce 12 m² avec le même écart de température que dans l’exemple précédent, les déperditions thermiques dues à la ventilation seront :

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

Les concepteurs prennent le débit d'air selon le SNiP 41-01-2003 (dans notre exemple 3 m³ /h à 1 m² surface habitable), mais cette valeur peut être considérablement réduite par le propriétaire de l'immeuble.

Au total, la déperdition thermique totale de la pièce modèle est de :

Q = Q_tp + Q_V = 969 W.

Pour calculer les déperditions de chaleur par jour, semaine ou mois, vous devez connaître la température moyenne de ces périodes.

D'après les formules ci-dessus, il ressort clairement que le calcul du volume de gaz consommé à la fois pour une courte période et pour toute la saison froide doit être effectué en tenant compte du climat de la zone où se trouve l'installation chauffée.Par conséquent, des solutions standards éprouvées ne peuvent être utilisées que dans des conditions naturelles similaires.

Pour déterminer des paramètres climatiques similaires, vous pouvez utiliser des cartes des températures mensuelles moyennes en hiver. On les trouve facilement sur Internet

Avec la géométrie complexe de la maison et la variété des matériaux utilisés dans sa construction et son isolation, vous pouvez faire appel aux services de spécialistes pour calculer la quantité de chaleur requise.

Façons de minimiser les pertes de chaleur

Le coût du chauffage d’une maison représente une part importante du coût de son entretien. Par conséquent, il est raisonnable d'effectuer certains types de travaux visant à réduire les pertes de chaleur en isolation du plafond, les murs de la maison, isolation du sol et structures associées.

Application schémas d'isolation extérieure et depuis l'intérieur de la maison, ce chiffre peut être considérablement réduit. Cela est particulièrement vrai pour les bâtiments anciens présentant une forte usure des murs et des plafonds. Les mêmes panneaux de mousse de polystyrène peuvent non seulement réduire ou éliminer complètement le gel, mais également minimiser les infiltrations d'air à travers le revêtement protégé.

Des économies importantes peuvent également être réalisées si les zones d'été de la maison, comme les vérandas ou le grenier, ne sont pas raccordées au chauffage. Dans ce cas, il y aura une réduction significative du périmètre de la partie chauffée de la maison.

L'utilisation du grenier uniquement en été permet d'économiser considérablement les coûts de chauffage de la maison en hiver. Cependant, dans ce cas, le plafond de l'étage supérieur doit être bien isolé

Si vous suivez strictement les normes de ventilation des locaux, prescrites dans le SNiP 41-01-2003, les pertes de chaleur dues à l'échange d'air seront plus élevées que celles dues au gel des murs et du toit du bâtiment.Ces règles sont obligatoires pour les concepteurs et toutes personnes morales si les locaux sont utilisés à des fins de production ou de prestation de services. Cependant, les résidents de la maison peuvent, à leur discrétion, réduire les valeurs spécifiées dans le document.

De plus, pour chauffer l'air froid provenant de la rue, vous pouvez utiliser des échangeurs de chaleur plutôt que des appareils consommant de l'électricité ou du gaz. Ainsi, un échangeur de chaleur à plaques ordinaire peut économiser plus de la moitié de l'énergie, et un dispositif plus complexe avec liquide de refroidissement peut économiser environ 75 %.

Calcul du volume de gaz requis

Le gaz brûlé doit compenser la perte de chaleur. Pour ce faire, en plus des déperditions thermiques de la maison, il est nécessaire de connaître la quantité d'énergie dégagée lors de la combustion, qui dépend du rendement de la chaudière et du pouvoir calorifique du mélange.

Règle de sélection de chaudière

Le choix du chauffage doit être fait en tenant compte des déperditions thermiques de la maison. Cela devrait suffire pour la période où les températures minimales annuelles sont atteintes. Dans le passeport de l'étage ou chaudière à gaz murale C'est le paramètre « puissance thermique nominale » qui en est responsable, qui se mesure en kW pour les appareils électroménagers.

Étant donné que toute structure possède une inertie thermique, pour calculer la puissance requise de la chaudière, la température minimale est généralement prise sur la période de cinq jours la plus froide. Pour une zone spécifique, on peut le trouver dans les organismes impliqués dans la collecte et le traitement des informations météorologiques, ou dans le tableau 1. SNiP 23-01-99 (colonne n°4).

Fragment du tableau 1 du SNiP 23/01/99. Grâce à lui, vous pouvez obtenir les données nécessaires sur le climat de la zone où se trouve l'installation chauffée.

Si la puissance de la chaudière dépasse l'indicateur suffisant pour chauffer la pièce, cela n'entraîne pas d'augmentation de la consommation de gaz.Dans ce cas, la période d’arrêt des équipements sera plus longue.

Parfois, il y a une raison de choisir une chaudière de puissance légèrement inférieure. De tels appareils peuvent être beaucoup moins chers à l’achat et à l’exploitation. Cependant, dans ce cas, il est nécessaire de disposer d'une source de chaleur d'appoint (par exemple, un radiateur équipé d'un générateur de gaz), qui peut être utilisée en cas de fortes gelées.

Le principal indicateur de l’efficacité et de l’économie d’une chaudière est le facteur d’efficacité. Pour les équipements ménagers modernes, elle varie de 88 à 95 %. L'efficacité est indiquée dans le passeport de l'appareil et est utilisée lors du calcul de la consommation de gaz.

Formule de dégagement de chaleur

Pour calculer correctement la consommation de gaz naturel ou liquéfié pour chauffer une maison d'une superficie d'environ 150 m² Il est nécessaire de connaître un autre indicateur - le pouvoir calorifique (chaleur spécifique de combustion) du carburant fourni. Selon le système SI, elle se mesure en J/kg pour le gaz liquéfié ou en J/m³ pour le naturel.

Les réservoirs de gaz (récipients pour stocker du gaz liquéfié) sont caractérisés en litres. Pour connaître la quantité de carburant qu'il contient en kilogrammes, vous pouvez utiliser le rapport 0,54 kg / 1 l

Il existe deux valeurs pour cet indicateur - pouvoir calorifique inférieur (H_je) et le plus élevé (H_h). Cela dépend de l'humidité et de la température du carburant. Lors du calcul, prenez l'indicateur H_je – vous devez vous renseigner auprès de votre fournisseur de gaz.

S'il n'existe pas de telles informations, les valeurs suivantes peuvent être prises en compte dans les calculs :

• pour le gaz naturel H_je = 33,5 mJ/m³;
• pour gaz liquéfié H_je = 45,2 mJ/kg.

Compte tenu du fait que 1 mJ = 278 W * h, on obtient les valeurs calorifiques suivantes :

• pour le gaz naturel H_je = 9,3 kW * h/m³;
• pour gaz liquéfié H_je = 12,6 kW * h/kg.

Le volume de gaz consommé sur une certaine période de temps V (m³ ou kg) peut être calculé à l’aide de la formule suivante :

V = Q * E / (H_je *K), Où:

• Q – les déperditions thermiques du bâtiment (kW) ;
• E – durée de la période de chauffage (h) ;
• H_je – pouvoir calorifique minimum du gaz (kW * h/m³);
• K – Efficacité de la chaudière.

Pour la dimension gaz liquéfié H_je égal à kW * h / kg.

Exemple de calcul de consommation de gaz

Par exemple, prenons un chalet typique à deux étages en bois à ossature préfabriquée. Région – Territoire de l'Altaï, Barnaoul.

La taille du chalet est de 10 x 8,5 m et l'angle du toit à pignon est de 30°. Ce projet se caractérise par un grenier chaleureux, une surface vitrée relativement importante, l'absence de sous-sol et de parties saillantes de la maison

Étape 1. Calculons les principaux paramètres de la maison pour calculer les déperditions de chaleur :

• Sol. En l’absence de sous-sol ventilé, les déperditions par le plancher et les fondations peuvent être négligées.
• Fenêtre. Double vitrage « 4M1 – 16Ar – 4M1 – 16Ar – 4I » : R._o = 0,75. Surface vitrée S_o = 40 m².
• Des murs. La superficie du mur longitudinal (latéral) est de 10 * 3,5 = 35 m². La superficie du mur transversal (façade) est de 8,5 * 3,5 + 8,5² * tg(30) / 4 = 40 m². Ainsi, la superficie totale du périmètre du bâtiment est de 150 m², et en prenant en compte le vitrage la valeur souhaitée S_s = 150 – 40 = 110 m².
• Des murs. Les principaux matériaux d'isolation thermique sont du bois lamellé-collé de 200 mm d'épaisseur (R._b = 1,27) et isolation basalte de 150 mm d'épaisseur (R._toi = 3,95). Résistance totale au transfert de chaleur pour un mur R._s = R._b + R._toi = 5.22.
• Toit. L'isolation épouse parfaitement la forme de la toiture. Surface de toit sans surplombs S_k = 10 * 8,5 / cos (30) = 98 m².
• Toit. Les principaux matériaux d'isolation thermique sont le revêtement de 12,5 mm d'épaisseur (R._v = 0,07) et isolation basalte de 200 mm d'épaisseur (R._toi = 5,27). Résistance totale au transfert de chaleur pour une toiture R._k = R._v + R._toi = 5.34.
• Ventilation. Que le débit d'air soit calculé non pas en fonction de la superficie de la maison, mais en tenant compte des exigences pour assurer une valeur d'au moins 30 m³ par personne et par heure. Puisque 4 personnes habitent en permanence dans le chalet, alors L = 30 * 4 = 120 m³ /h.

Étape. 2. Calculons la puissance requise de la chaudière. Si l'équipement a déjà été acheté, cette étape peut être ignorée.

Pour nos calculs, nous n'avons besoin de connaître que deux indicateurs d'une chaudière à gaz : le rendement et la puissance nominale. Ils doivent être enregistrés dans le passeport de l'appareil

La température de la période de cinq jours la plus froide est de « –41 °C ». Prenons une température confortable comme « +24 °C ». Ainsi, la différence de température moyenne sur cette période sera dT = 65 °C.

Calculons la perte de chaleur :

• à travers les fenêtres : Q_o = S_o * dT / R._o = 40 * 65 / 0,75 = 3467 W ;
• à travers les murs: Q_s = S_s * dT / R._s = 110 * 65 / 5,22 = 1370 W ;
• à travers le toit: Q_k = S_k * dT / R._k = 98 * 65 / 5,34 = 1199 W ;
• à cause de la ventilation : Q_v = L * q * c * dT = 120 * 1,3 * 0,28 * 65 = 2839 W.

La perte totale de chaleur de toute la maison pendant la période froide de cinq jours sera de :

Q = Q_o + Q_s + Q_k + Q_v = 3467 + 1370 + 1199 + 2839 = 8875 W.

Ainsi, pour cette maison modèle, vous pouvez choisir une chaudière à gaz avec un paramètre de puissance thermique maximale de 10 à 12 kW. Si le gaz est également utilisé pour fournir de l'eau chaude, vous devrez alors utiliser un appareil plus productif.

Étape 3. Calculons la durée de la période de chauffage et la perte de chaleur moyenne.

Par saison froide, où le chauffage est nécessaire, on entend une saison où les températures moyennes quotidiennes sont inférieures à 8-10 °C. Par conséquent, pour les calculs, vous pouvez prendre soit les colonnes n° 11-12, soit les colonnes n° 13-14 du tableau 1 du SNiP 23-01-99.

Ce choix appartient aux propriétaires du gîte. Dans ce cas, il n'y aura pas de différence significative dans la consommation annuelle de carburant. Dans notre cas, nous nous concentrerons sur la période avec des températures inférieures à « +10 °C ». La durée de cette période est de 235 jours ou E = 5640 heures.

Avec le chauffage centralisé, l'activation et la désactivation de l'alimentation en liquide de refroidissement s'effectuent conformément aux normes établies. L'un des avantages d'une maison privée est le démarrage du mode chauffage à la demande des résidents

Les déperditions thermiques de la maison pour la température moyenne sur cette période sont calculées de la même manière qu'à l'étape 2, seul le paramètre dT = 24 – (– 6,7) = 30,7 °С. Après avoir effectué les calculs on obtient Q = 4192 W.

Étape 4. Calculons le volume de gaz consommé.

Laissez l'efficacité de la chaudière K = 0,92. Ensuite, le volume de gaz consommé (avec des indicateurs moyens du pouvoir calorifique minimum du mélange gazeux) pendant la période froide sera :

• pour le gaz naturel : V = Q * E / (H_je * K) = 4192 * 5640 / (9300 * 0,92) = 2763 m³;
• pour le gaz liquéfié : V = Q * E / (H_je * K) = 4192 * 5640 / (12600 * 0,92) = 2040 kg.

Connaissant les prix du gaz, vous pouvez calculer les coûts financiers du chauffage.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Réduire la consommation de gaz en éliminant les erreurs liées à l'isolation de la maison. Exemple réel :

Consommation de gaz à puissance thermique connue :

Tous les calculs de perte de chaleur ne peuvent être effectués indépendamment que lorsque les propriétés d'économie de chaleur des matériaux à partir desquels la maison est construite sont connues. Si le bâtiment est ancien, il est tout d'abord nécessaire de vérifier son gel et d'éliminer les problèmes identifiés.

Après cela, à l'aide des formules présentées dans l'article, vous pouvez calculer la consommation de gaz avec une grande précision.

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