Comment effectuer le calcul de la consommation de gaz pour le chauffage d'une maison conformément aux normes

La détermination du montant des coûts pour le chauffage centralisé ou autonome d’une maison individuelle est effectuée dès la phase de conception du bâtiment, ou avant le choix du type de source d’énergie ou du modèle optimal de chaudière.

Quels facteurs sont pris en compte lors du calcul de la consommation de gaz pour le chauffage domestique, et comment déterminer la consommation moyenne sans recourir aux services de spécialistes à l’aide d’une méthode simplifiée, nous allons l’examiner dans notre article.

Facteurs déterminants de la consommation de mélange gazeux

Le chauffage de la maison au gaz naturel est aujourd’hui considéré comme le plus demandé et le plus pratique. Mais en raison de la hausse du prix du « carburant bleu », les dépenses financières des propriétaires ont considérablement augmenté. C’est pourquoi la plupart des propriétaires avisés se demandent aujourd’hui quelle est la consommation moyenne de gaz pour le chauffage de la maison.

Le paramètre principal lors du calcul de la consommation de carburant destinée au chauffage d'une maison de campagne est la perte thermique du bâtiment.

C’est bien si les propriétaires de la maison s’en sont préoccupés dès la conception. Mais dans la plupart des cas, en pratique, seule une petite partie des propriétaires connaît les pertes thermiques de leurs bâtiments.

La consommation du mélange gazeux dépend directement du rendement et de la puissance du générateur de chaudière.

Les facteurs suivants ont également une influence non négligeable :

• les conditions climatiques de la région ;
• les caractéristiques structurelles du bâtiment ;
• le nombre et le type de fenêtres installées ;
• la superficie et la hauteur des plafonds dans les pièces ;
• la conductivité thermique des matériaux de construction utilisés ;
• la qualité de l'isolation des murs extérieurs de la maison.

Gardez à l'esprit que la puissance nominale recommandée de l'appareil installé indique ses capacités maximales. Elle sera toujours légèrement supérieure aux performances de fonctionnement de l'appareil en mode normal lors du chauffage d'un bâtiment spécifique.

La puissance de l'appareil installé est calculée en stricte conformité avec les exigences réglementaires en vigueur, en tenant compte de tous les facteurs ci-dessus.

Par exemple, si la puissance nominale de la chaudière est de 15 kW, alors le système fonctionnera réellement efficacement avec une puissance thermique d'environ 12 kW. Une réserve de puissance d'environ 20 % est recommandée par les spécialistes en cas de pannes et d'hivers extrêmement froids.

Par conséquent, lors du calcul de la consommation de carburant, il convient de se baser sur des données réelles et non sur des valeurs maximales conçues pour un fonctionnement à court terme en mode d'urgence.

Il est recommandé d'acheter un appareil à gaz avec une réserve de puissance d'environ 20% en cas de situations d'urgence et d'hivers froids. Par exemple, si la puissance thermique calculée est de 10 kW, il est recommandé d'acheter un équipement d'une puissance nominale de 12 kW.

Calculateur moyen de consommation

La consommation nominale de gaz pour la période de chauffage écoulée n'est pas difficile à calculer. Il suffit de relever le compteur chaque mois. Après la fin de la saison, additionner les relevés mensuels. Ensuite, calculer la valeur moyenne arithmétique.

Si vous devez connaître les valeurs nominales lors de la conception de la maison, ou lors du choix d'un équipement de chauffage efficace mais économique, vous devrez utiliser des formules.

Lors de l'installation d'un chauffage autonome pour une maison de campagne ou un appartement, vous utilisez des paramètres moyens pour déterminer les pertes de chaleur

Pour obtenir des calculs approximatifs, le débit calorifique spécifique est déterminé de deux façons :

1. En fonction du volume total des pièces chauffées. Selon la région, on alloue 30 à 40 W pour le chauffage d'un mètre cube.
2. Selon la surface totale du bâtiment. On considère qu'il faut 100 W de chaleur pour chauffer chaque mètre carré de pièces dont la hauteur des murs atteint en moyenne 3 mètres. Pour déterminer cette valeur, on tient également compte de la région : pour les latitudes méridionales – 80 W/m², pour les latitudes septentrionales – 200 W/m².

Le critère principal auquel on se réfère obligatoirement dans les calculs est la puissance thermique nécessaire pour assurer un chauffage de qualité des pièces et compenser leurs pertes de chaleur.

On prend comme base des calculs techniques une proportion moyenne selon laquelle 1 kW d'énergie thermique est consommé pour 10 mètres carrés de surface. Mais il faut tenir compte du fait que cette approche moyenne, bien que pratique, ne reflète pas suffisamment les conditions réelles de votre construction en tenant compte de la région climatique où elle se trouve.

En utilisant la méthode de calcul simplifiée, on prend comme base qu'il faut 1 kW de puissance thermique produite par le générateur pour chauffer 10 mètres carrés d'une maison individuelle.

En calculant correctement la consommation approximative de carburant, vous pourrez clarifier les mesures à prendre pour réduire sa consommation. Résultat : réduire le poste de paiements réguliers pour le « combustible bleu » consommé.

Gaz de réseau pour le chauffage

Dans les maisons individuelles, le mélange gazeux de type G20 provient du réseau centralisé. Selon la norme DIN EN 437, la valeur minimale de la chaleur spécifique de combustion du combustible de type G20 est de 34,02 MJ/m³.

Si une chaudière à condensation à haut rendement est installée, la valeur minimale de la chaleur spécifique pour le « combustible bleu » de catégorie G20 est de 37,78 MJ/m³.

Pour commander le calcul des pertes de chaleur d'une maison d'habitation afin d'établir une « comptabilité » des coûts saisonniers et de déterminer s'il est nécessaire d'isoler, vous pouvez vous adresser à un bureau d'études.

Formule de calcul de la consommation de combustible

Pour déterminer la consommation de gaz, en tenant compte de son potentiel énergétique, on utilise une formule simple :

V = Q / (Hi × rendement)

Où :

• V – la valeur recherchée déterminant la consommation de gaz pour produire de l'énergie thermique, mesurée en m³/h ;
• Q – la valeur de la puissance thermique de calcul, dépensée pour le chauffage du bâtiment et pour assurer des conditions de confort, mesurée en W/h ;
• Hi – la valeur minimale de la chaleur spécifique de combustion du combustible ;
• Rendement – le coefficient d'efficacité de la chaudière.

Le rendement du générateur de chaudière montre l'efficacité de l'utilisation de l'énergie thermique produite lors de la combustion du mélange gazeux, qui est directement utilisée pour chauffer le caloporteur. Il s'agit d'une valeur nominale.

Dans les fiches techniques des chaudières modernes, le coefficient est indiqué par deux paramètres : par pouvoir calorifique supérieur et inférieur. Les deux valeurs sont notées par une barre de fraction « Hs/Hi », par exemple : 95/87 %. Pour obtenir le calcul le plus fiable, on prend comme base celle indiquée en mode « Hi ».

La valeur inférieure du pouvoir calorifique spécifique du gaz est une valeur tabulaire dont les paramètres correspondent aux normes DIN EN 437

La valeur « Hs » indiquée dans le tableau détermine le pouvoir calorifique supérieur du gaz. Elle est indiquée dans le tableau car la vapeur d'eau produite lors de la combustion du gaz peut également convertir l'énergie thermique latente. Si cette énergie thermique est utilisée correctement, on peut augmenter le rendement total du combustible utilisé.

C'est sur ce principe que fonctionnent les chaudières de nouvelle génération – les chaudières à condensation. Grâce à la transformation de la vapeur en état liquide, elles produisent environ 10 % de chaleur supplémentaire.

Outre le gaz de marque G20, un analogue du deuxième groupe, la marque G25, peut également être utilisé à des fins domestiques. Le gaz de marque G20 est extrait des gisements sibériens, tandis que le G25 provient du Turkménistan et de la région de la Volga. La différence réside dans le fait que le G25 dégage 15 % de chaleur en moins lors de la combustion.

Le gaz de marque G25 se caractérise par une teneur élevée en azote, ce qui réduit son potentiel énergétique de 15 % par rapport à l'analogue naturel G20.

Vous pouvez vous renseigner sur le type de gaz qui circule dans le réseau auprès de la compagnie de distribution de gaz de votre région.

Exemple de calcul de la consommation de gaz de réseau

Nous vous proposons d'examiner un exemple de calcul de la consommation de gaz pour le chauffage d'une maison de campagne, dont les données initiales ont les paramètres suivants :

• la surface des pièces atteint 100 m² ;
• la puissance recommandée du générateur de chaleur est de 10 kW ;
• le rendement de la chaudière atteint 95 %.

Pour simplifier le calcul, les joules sont convertis en une autre unité de mesure – les kilowatts. Ainsi, à condition que 1 kW = 3,6 MJ, le pouvoir calorifique du gaz de marque G20 sera de 34,02 / 3,6 = 9,45 kW.

Il convient également de noter que la puissance recommandée du générateur de chaleur, indiquée comme 10 kW, ne sera nécessaire que pour chauffer les locaux dans les conditions les plus défavorables. En réalité, pendant toute la période de chauffage, le nombre de ces jours défavorables se comptera sur les doigts d'une main.

Avec un système de chauffage bien conçu et installé, la chaudière ne fonctionnera certainement pas 24 heures sur 24.

Les autres jours de la saison froide, beaucoup moins de puissance est nécessaire pour chauffer le bâtiment. Par conséquent, pour obtenir des calculs corrects et déterminer la consommation moyenne (et non le pic) de « combustible bleu », on utilise la puissance de la chaudière non pas à 10 kW, mais à la moitié, soit 5 kW.

En substituant les données obtenues dans la formule, on effectue les calculs : V = 5/(9,45 x 0,95). Il s'avère que pour chauffer une maison de 100 m², la consommation de gaz est de 0,557 m³/h.

En précisant les tarifs de paiement pour un mètre cube de « combustible bleu », il ne sera pas difficile de calculer les coûts matériels pour toute la période de chauffage.

Sur la base des données obtenues par des calculs simples, il ne sera pas difficile de calculer la consommation de gaz pour toute la saison de chauffage, qui dure environ 7 mois dans les régions de latitude moyenne :

• Par jour, elle est de 0,557 x 24 = 13,37 m³.
• Par mois 13,37 x 30 = 401,1 m³.
• Pour la saison de chauffage d'une durée de 7 mois, 401,1 x 7 = 2807,4 m³.

Connaissant le prix d'un mètre cube de « combustible bleu », il sera facile de planifier à la fois les dépenses mensuelles et la « comptabilité » pour toute la durée de fonctionnement du système de chauffage.

Consommation de mélange de propane-butane liquéfié

Loin d'avoir tous la possibilité de se connecter à un gazoduc centralisé, les propriétaires de maisons de campagne s'en sortent en utilisant du gaz liquéfié. Celui-ci est stocké dans des gazomètres installés dans des fosses, et est rechargé grâce aux services d'entreprises certifiées assurant la livraison de carburant.

Le gaz liquéfié utilisé à des fins domestiques est stocké dans des conteneurs et réservoirs étanches – des bouteilles de propane-butane d'un volume de 50 litres, ou des gazomètres.

Si l'on utilise du gaz liquéfié pour chauffer une maison de campagne, la formule de calcul de base reste la même. La seule chose à prendre en compte est que le gaz en bouteille est un mélange de grade G30. De plus, le carburant se trouve à l'état liquide. Sa consommation est donc calculée en litres ou en kilogrammes.

Formule de calcul de la consommation du mélange combustible

Un calcul simple permettra d'évaluer les volumes de consommation du mélange de propane-butane liquéfié. Les données initiales du bâtiment sont les mêmes : un cottage d'une superficie de 100 mètres carrés et un rendement de la chaudière installée de 95 %.

Lors du calcul, il faut tenir compte du fait que les bouteilles de propane-butane de cinquante litres sont remplies à 85 % maximum pour des raisons de sécurité, ce qui représente environ 42,5 litres.

Lors de l'exécution du calcul, on se base sur deux caractéristiques physiques importantes du mélange liquéfié :

• la densité du gaz en bouteille est de 0,524 kg/l ;
• la chaleur dégagée par la combustion d'un kilogramme de ce mélange est égale à 45,2 MJ/kg.

Pour faciliter les calculs, les valeurs de chaleur dégagée, mesurées en kilogrammes, sont converties dans une autre unité de mesure – les litres : 45,2 x 0,524 = 23,68 MJ/l.

Ensuite, les joules sont convertis en kilowatts : 23,68/3,6 = 6,58 kW/l. Pour obtenir des calculs corrects, on prend comme base les mêmes 50 % de la puissance recommandée de l'appareil, soit 5 kW.

Les valeurs obtenues sont introduites dans la formule : V = 5/(6,58 x 0,95). Il en résulte que la consommation du mélange de carburant de marque G 30 est de 0,8 l/h.

Exemple de calcul de la consommation de gaz liquéfié

Sachant qu'en une heure de fonctionnement du générateur de chaudière, on consomme en moyenne 0,8 litre de carburant, il sera facile de calculer qu'une bouteille standard d'une contenance de 42 litres suffit pour environ 52 heures. Cela représente un peu plus de deux jours.

Pour toute la période de chauffage, les indicateurs de consommation du mélange combustible seront :

• Par jour 0,8 x 24 = 19,2 litres ;
• Par mois 19,2 x 30 = 576 litres ;
• Pour la saison de chauffage d'une durée de 7 mois 576 x 7 = 4032 litres.

Pour le chauffage d'un cottage d'une superficie de 100 mètres carrés, il faudra : 576/42,5 = 13 ou 14 bouteilles. Pour toute la saison de chauffage de sept mois, il faudra 4032/42,5 = de 95 à 100 bouteilles.

Pour calculer précisément le nombre de bouteilles de propane-butane nécessaires pour chauffer le cottage pendant un mois, il faut diviser le volume mensuel consommé de 576 litres par la capacité d'une telle bouteille.

Un grand volume de carburant, compte tenu des coûts de transport et de la création de conditions pour son stockage, ne sera pas bon marché. Mais par rapport à le chauffage électrique, cette solution reste plus économique et donc préférable.

Moyens de réduire la consommation

La principale cause des pertes de chaleur significatives qui conduisent à une consommation inefficace de l'énergie thermique dégagée par la chaudière est l'isolation insuffisante des éléments structurels de la maison. Jusqu'à 40 % de la chaleur est gaspillée par les « ponts thermiques ».

Par les fenêtres avec des cadres de mauvaise qualité, jusqu'à 35 % de la chaleur produite par la chaudière s'échappe, par les murs de la maison – jusqu'à 25 %, et par le toit et les portes d'entrée – jusqu'à 15 %.

Pour ne pas gaspiller de l'argent chaque fois en chauffant l'extérieur, il vaut mieux investir une fois dans une isolation de qualité du bâtiment. Croyez-moi, ses coûts seront entièrement amortis en 3 à 4 ans.

L'isolation thermique de la maison comprend :

1. Isolation des murs. L'option la plus simple à réaliser et la plus abordable est l'installation de panneaux de polystyrène expansé. L'épaisseur des panneaux est choisie en fonction des conditions climatiques de la région de construction, de l'épaisseur des murs du bâtiment et du type de matériau utilisé pour leur construction.
2. Isolation de la toiture ou du plancher des combles. À cette fin, on utilise de la sciure de bois, de la laine minérale ou du polystyrène expansé en dalles. Le matériau d'isolation thermique, produit sous forme de dalles, est installé sur les parois intérieures des combles ou placé entre les poutres du plancher.
3. Isolation des planchers. Non seulement les structures en béton, mais aussi les structures en bois ont besoin d'une bonne isolation thermique. Pour former une couche d'isolation thermique, on utilise des matériaux en vrac et en plaques comme l'argile expansée et le polystyrène expansé.
4. Remplacement des fenêtres. Le bouclier le plus fiable pour empêcher le froid de pénétrer dans les pièces chauffées sera les fenêtres en PVC avec des doubles vitrages de qualité. Elles sont fabriquées sur mesure pour chaque fenêtre. Grâce à cela, elles ferment hermétiquement l'ouverture de la fenêtre, protégeant efficacement les occupants non seulement contre les « fuites » de chaleur, mais aussi contre la pénétration du bruit de la rue.

Une isolation thermique bien conçue permet de réduire les pertes de chaleur à des valeurs minimales.

Outre une isolation de qualité, les spécialistes recommandent également d'autres mesures tout aussi efficaces pour améliorer l'efficacité thermique.

Parmi les mesures supplémentaires permettant d'améliorer l'efficacité thermique, les spécialistes citent :

• Équipement des radiateurs avec des dispositifs thermostatiques. Les têtes thermostatiques maintiendront la température de confort nécessaire dans les pièces.
• En complément des radiateurs, installer des convecteurs à circulation dirigée. Ils créeront des rideaux d'air chaud dans la zone des ouvertures.
• Raccorder un équipement permettant de programmer les modes de chauffage optimaux. L'installation de thermostats chronométriques est efficace si la maison comporte des pièces inoccupées pendant plusieurs jours, qu'il n'est pas utile de chauffer intensément.

Les coûts d'acquisition et d'installation de l'automatisation seront largement rentabilisés dès la première saison de chauffage.

Et pour finir, il vaut la peine de vérifier si le système n'est pas trop sollicité. Il n'est pas exclu qu'il produise de la chaleur excessive. Et il est fort probable que, sans nuire au confort des occupants, on puisse baisser la température dans les pièces de quelques degrés.

À première vue, une broutille. Mais en considérant la situation à l'échelle d'au moins un mois, et encore plus d'une saison de chauffage, une telle décision peut avoir un effet bénéfique sur votre portefeuille.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Une des options pour calculer la consommation de gaz de réseau :

Exemple de consommation pour le chauffage au gaz liquéfié :

Les moyens simples de réduire les coûts du gaz seront abordés dans la vidéo suivante :

La valeur moyenne du calcul sera utile pour estimer les coûts matériels uniquement pour le chauffage du bâtiment. Si vous prévoyez d'utiliser des appareils à gaz ou une cuisinière pendant la saison de chauffage, les données doivent être ajustées.

Si après avoir étudié le matériel vous avez des questions sur les calculs de consommation de gaz, vous pouvez les poser dans le bloc ci-dessous. De plus, si des inexactitudes ont été remarquées ou si vous souhaitez compléter le matériel, veuillez laisser vos commentaires.