Consommation de gaz pour le chauffage d'une maison de 100 m² : particularités des calculs pour le gaz liquéfié et naturel + exemples avec formules

Vous avez sans doute déjà entendu à maintes reprises que les chaudières à gaz n'ont pas de concurrence en matière d'économie. Mais, convenez-en, un scepticisme sain ne fait jamais de mal – comme on dit, faites confiance mais vérifiez. C'est pourquoi, avant de prendre une décision concernant l'installation et l'utilisation d'un équipement au gaz, vous devez minutieusement tout calculer et réfléchir.

Nous vous proposons de découvrir les étapes de calcul et les formules qui déterminent la consommation de gaz pour le chauffage d'une maison de 100 m² en tenant compte de tous les facteurs significatifs. Après avoir pris connaissance des calculs, vous pourrez tirer votre propre conclusion sur l'avantage d'utiliser le gaz naturel comme source d'énergie thermique.

Formules de la charge thermique et de la consommation de gaz

La consommation de gaz est conventionnellement désignée par la lettre latine V et est déterminée par la formule :

V = Q / (n/100 x q), où

Q – charge thermique pour le chauffage (kW/h), q – pouvoir calorifique du gaz (kW/m³), n – rendement de la chaudière à gaz, exprimé en pourcentage.

La consommation de gaz de réseau se mesure en mètres cubes par heure (m³/h), celle du gaz liquéfié en litres ou en kilogrammes par heure (l/h, kg/h).

La consommation de gaz est calculée avant la conception du système de chauffage, le choix de la chaudière et de la source d'énergie, puis elle est facilement contrôlée à l'aide des compteurs

Examinons en détail ce que signifient les variables dans cette formule et comment les déterminer.

La notion de « charge thermique » est mentionnée dans la loi fédérale « Sur l'approvisionnement en chaleur ». En modifiant légèrement la formulation officielle, disons simplement qu'il s'agit de la quantité d'énergie thermique transférée par unité de temps pour maintenir une température ambiante confortable dans la pièce.

Par la suite, nous utiliserons également la notion de « puissance thermique », c'est pourquoi nous en donnerons également la définition dans le cadre de nos calculs. La puissance thermique désigne la quantité d'énergie thermique qu'une chaudière à gaz peut produire par unité de temps.

La charge thermique est déterminée conformément au MDK 4-05.2004 par des calculs thermotechniques.

Formule simplifiée :

Q = V x ΔT x K / 860.

Ici, V est le volume de la pièce, obtenu en multipliant la hauteur sous plafond, la largeur et la longueur du sol.

ΔT est la différence entre la température de l'air à l'extérieur du bâtiment et la température de l'air souhaitée dans la pièce chauffée. Pour les calculs, on utilise les paramètres climatiques donnés dans le SP 131.13330.2012.

Pour obtenir des indicateurs de consommation de gaz les plus précis possibles, on utilise des formules qui tiennent même compte de l'emplacement des fenêtres – les rayons du soleil chauffent la pièce, réduisant les déperditions de chaleur.

K – coefficient de pertes de chaleur, le plus difficile à déterminer précisément en raison de l'influence de nombreux facteurs, notamment le nombre et la position des murs extérieurs par rapport aux points cardinaux et au régime des vents en hiver ; le nombre, le type et les dimensions des fenêtres, des portes d'entrée et balcons ; le type de matériaux de construction et d'isolation thermique utilisés, etc.

Sur les structures enveloppantes de la maison, il existe des zones à forte déperdition thermique – les ponts thermiques, qui peuvent considérablement augmenter la consommation de combustible.

Si vous devez effectuer un calcul avec une marge d'erreur de 5 %, il est préférable de réaliser un audit thermique de la maison.

Si les exigences de calcul sont moins strictes, vous pouvez utiliser les valeurs moyennes du coefficient de pertes de chaleur :

• Isolation thermique renforcée – 0,6-0,9 ;
• Isolation thermique moyenne – 1-1,9 ;
• Faible isolation thermique – 2-2,9 ;
• Absence d'isolation thermique – 3-4.

Double mur en briques, petites fenêtres à triple vitrage, système de toiture isolé, fondations solides, isolation avec des matériaux à faible conductivité thermique – tout cela indique un coefficient de perte de chaleur minimal pour votre maison.

Avec un double mur en briques, mais une toiture standard et des fenêtres à double vitrage, le coefficient augmente jusqu'à des valeurs moyennes. Les mêmes paramètres, mais avec un simple mur en briques et une toiture simple, indiquent une faible isolation thermique. L'absence d'isolation est typique des maisons de campagne.

Il convient de veiller aux économies d'énergie thermique dès la phase de construction de la maison, en isolant les murs, la toiture et les fondations et en installant des fenêtres à plusieurs vitrages.

En choisissant la valeur du coefficient la plus adaptée à l'isolation thermique de votre maison, nous l'insérons dans la formule de calcul de la charge thermique. Ensuite, selon la formule, nous calculons la consommation de gaz pour maintenir un microclimat confortable dans une maison de campagne.

Consommation de gaz sur des exemples concrets

Pour déterminer quelle sera la consommation de gaz naturel pour chauffer une maison de plain-pied de 100 m², il faut d'abord déterminer la charge thermique.

Calcul de la charge thermique

Pour obtenir des données les plus précises possible sur le volume chauffé de la maison, le volume de chaque pièce et des locaux auxiliaires où il faut maintenir la chaleur est calculé séparément. Les mesures de longueur et de largeur sont effectuées le long des plinthes à l'aide d'un mètre ruban ordinaire ou laser.

Nous ferons plus simple : nous prenons une hauteur sous plafond de 2,5 mètres, la multiplions par la surface indiquée et obtenons le volume de la maison V = 250 m³.

Si la pièce a une forme architecturale complexe, on la divise en rectangles, triangles, cercles, on calcule et on additionne la surface de chacun d'eux.

Pour déterminer ΔT, on utilise la colonne 6 du tableau 3.1 du SP 131.13330.2012. Elle indique la température de l'air de la période la plus froide, calculée à partir des températures mensuelles moyennes.

On trouve le nom de la localité où se trouve le bâtiment chauffé. Supposons qu'il s'agisse de Briansk, donc la valeur recherchée est -12 °C. La température dans les pièces à vivre selon GOST R 51617-2000 doit être comprise entre 18 et 24 °C. On prend la valeur moyenne de 22 °C, on obtient ΔT = 34 °C.

On détermine le degré d'isolation thermique de la maison et on applique le coefficient correspondant. Compte tenu de la hausse des prix des énergies, la plupart des propriétaires cherchent à améliorer l'efficacité énergétique du chauffage en améliorant l'isolation de leur logement, il est donc tout à fait justifié d'utiliser le premier indicateur du degré moyen d'isolation thermique, qui est égal à 1.

On rassemble toutes les valeurs dans la formule :

250 m³ × 34 °C × 1 / 860 = 9,88 kWh.

On applique la règle d'arrondi à l'entier le plus proche et on obtient Q = 10 kWh.

Ne négligez pas la commande automatique – installez différents modes de chauffage pour la nuit et le jour, afin d'assurer un microclimat confortable quelle que soit la température extérieure et d'économiser jusqu'à 30 % de gaz.

Rappelons que nous avons effectué uniquement le calcul thermique de la maison et maintenant vient le calcul de la consommation de gaz. Mais pour l'instant, il serait opportun de faire une petite digression et de préciser que la charge de chauffage peut également être calculée de manière simplifiée.

Notons que la puissance de la chaudière à gaz peut être calculée pour un objet spécifique en tenant compte de toutes les nuances techniques. Selon les données moyennes, chaque mètre carré de surface habitable standard nécessite 100 Wh d'énergie thermique. Par conséquent, pour une maison de 100 m², cette valeur sera de 100 Wh × 100 m² = 10 000 Wh soit 10 kWh.

Dans ce cas, les calculs par formule et la méthode simplifiée ont donné le même résultat, mais cela n'arrive pas toujours, et la différence atteint souvent 20 % ou plus. De plus, les ingénieurs thermiciens recommandent d'acheter des chaudières turbocompressées et atmosphériques toujours avec une marge de 20 à 25 % afin de pouvoir couvrir les pertes de chaleur lors des journées à température critique.

Consommation de gaz de réseau

Pour le calcul, il faut connaître le rendement de la chaudière à gaz. Vous pouvez le trouver dans les caractéristiques techniques indiquées dans la documentation d'accompagnement. Nous allons choisir un modèle adapté à la maison de la surface indiquée.

Le critère principal de choix sera la puissance thermique de l'appareil. Sa valeur est très proche de celle de la charge thermique et peut être calculée par la même formule, mais pour le calcul, on tient compte de la température de la période de cinq jours la plus froide ou on applique un coefficient majorant de 1,3, car la chaudière doit avoir suffisamment de puissance pour maintenir la chaleur dans la maison même par les gelées les plus sévères.

Par conséquent, pour chauffer 100 m², il faudra une chaudière d'une puissance d'environ 13 kW. Le rendement (n) de nombreux modèles de chaudières à gaz murales, par exemple les unités de la marque NEVA, est de 92,5 %. C'est cette valeur que nous utiliserons dans nos calculs.

Grâce aux caractéristiques constructives de la chambre de combustion, à l'augmentation de l'efficacité des échangeurs de chaleur, à l'utilisation de la chaleur latente des vapeurs d'eau, le rendement des chaudières à gaz modernes dépasse 90 %.

Le pouvoir calorifique, ou autrement dit la chaleur spécifique de combustion (q), dépend du type de gaz utilisé. Il est préférable de se renseigner auprès de la compagnie de fourniture de gaz pour savoir quel gaz est livré à votre domicile.

Nous substituerons par défaut dans la formule la valeur arrondie correspondant au gaz G20 avec un pouvoir calorifique inférieur Hi, à savoir 9,5 kWh/m³. Notez que les unités de mesure sont des kilowattheures, et non des mégajoules.

Toutes les valeurs nécessaires sont déterminées et il ne reste plus qu'à les intégrer dans la formule :

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

Ainsi, la consommation de gaz de réseau pour le chauffage d'une maison de 100 m² avec une hauteur sous plafond de 2,5 mètres est d'un peu plus de 1,1 mètre cube par heure. Par jour, elle est de 24,2 mètres cubes.

Maintenant, il est facile de savoir combien de gaz sera nécessaire pour toute la saison de chauffage. Selon les normes de l'État, pendant la saison de chauffage, la température moyenne quotidienne de l'air extérieur ne dépasse pas 8 °C. Dans la zone centrale, cette période s'étend du 15 octobre au 15 avril (183 jours).

Comme des variations importantes de température se produisent pendant cette période, la consommation quotidienne de gaz est divisée par 2, puis multipliée par 183. Ainsi, pour la saison de chauffage, il faudra environ 2214.3 mètres cubes de gaz de réseau.

Quantité de propane-butane nécessaire pour la saison de chauffage

Les chaudières à gaz modernes sont conçues pour utiliser non seulement le gaz de réseau, mais aussi le gaz liquéfié. Pour s'approvisionner en volume de combustible nécessaire, on n'utilise pas des bouteilles de gaz ordinaires, mais des réservoirs plus spacieux – les gazomètres.

L'utilisation des gazomètres résout le problème du stockage du combustible hydrocarboné liquéfié, suffisant pour chauffer une maison de 100 m² pendant toute la saison de chauffage dans une zone climatique tempérée.

Pour le calcul de la consommation de gaz liquéfié nécessaire pour chauffer une maison de 100 m², la même méthode est appliquée, mais les valeurs de certaines variables dans la formule changent.

Pour les besoins domestiques, un mélange liquéfié de propane-butane est fourni.

Sa puissance calorifique est de 12,8 kW/kg. Nous substituons ce paramètre dans la formule et obtenons :

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

Lors du fonctionnement au combustible liquéfié, le rendement de l'équipement diminue, donc la consommation de gaz augmente d'environ 10 % et atteint 0,88 kg/h par jour. Pour votre modèle de chaudière, la correction peut être différente. La valeur spécifique est indiquée dans la documentation fournie.

Nous calculons maintenant la quantité de gaz nécessaire pour la saison de chauffage : 0,88 × 24 × 183 = 3865 kg. Cette valeur doit également être divisée par 2, en raison des variations de température. Résultat final : pour la saison de chauffage, il faut 1932,5 kg de propane-butane.

Il sera utile de convertir les kilogrammes en litres. D'après les données de référence, 540 grammes de mélange propane-butane liquéfié correspondent à 1 litre. Autrement dit, pour toute la saison de chauffage, il faudra 3578 litres de gaz liquéfié.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Vous êtes économe en énergie thermique, mais votre voisin a quand même une consommation moindre ? L'auteur de la vidéo a décidé de partager sa propre expérience d'utilisation du GPL pour le chauffage de la maison. Peut-être que cette information vous sera utile également.

Est-ce que le thermostat et le capteur de température aident vraiment à réduire considérablement les coûts de gaz pendant la saison de chauffage ? La vidéo montre comment cela se passe en pratique.

Pour déterminer la consommation future de gaz pour le chauffage, il n'est pas nécessaire d'avoir un diplôme d'études supérieures. En sachant comment effectuer les opérations mathématiques les plus simples, vous calculerez les paramètres nécessaires avec une marge d'erreur acceptable.

En chemin, vous pourrez identifier les points faibles de votre maison, minimiser les pertes de chaleur, éliminer les fuites de chaleur vers l'extérieur et, par conséquent, profiter de tous les avantages du combustible bleu.

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