Dimensionar uma caldeira a gás natural

Uma caldeira a gás natural dimensiona-se em kW e consome em m³/h: divide-se a potência de entrada pelo fator de conversão, cerca de 11,2 kWh/m³, e obtém-se o caudal de gás a plena carga. Uma caldeira mural de 24 kW, que é uma potência de exemplo e não uma medição, pede assim cerca de 2,143 m³/h enquanto trabalha ao máximo, e nada enquanto está parada.

Diagrama: Dimensionar uma caldeira a gás natural

Quantos kW precisa a casa

Os kW de que a casa precisa saem de duas cargas distintas, e é a maior das duas que fixa a potência. A carga de águas quentes é instantânea: depende do caudal simultâneo que se quer, em litros por minuto, e da subida de temperatura pedida. A carga de aquecimento é contínua e depende do isolamento, da área, da orientação, do envidraçado e da zona climática.

Numa caldeira mural mista, que faz aquecimento central e águas quentes no mesmo aparelho, manda quase sempre a água quente: um duche exige em segundos uma potência que o aquecimento só pediria num dia muito frio. Um caudal de 11 litros por minuto com uma subida de 25 °C corresponde a cerca de 19 kW de calor entregue à água, e a escala completa está em Esquentador a gás natural.

A carga de aquecimento não leva aqui um valor em watts por metro quadrado, e a omissão é deliberada: varia demasiado entre um apartamento recente e uma moradia antiga para ser impressa como constante. Calcula-se caso a caso, a partir das perdas do edifício.

Quanto gás é isso por hora

O gás por hora obtém-se dividindo a potência de entrada por 11,2 kWh/m³. É importante que seja a potência de entrada, também designada por caudal calorífico nominal, e não a potência útil: a de entrada é o gás queimado, que é o que o contador vê, e a útil é o calor que chega à água.

Potência de entrada, exemploGás a plena carga1 hora contínuaEnergia faturada
20 kW1,786 m³/h1,786 m³20 kWh
24 kW2,143 m³/h2,143 m³24 kWh
28 kW2,500 m³/h2,500 m³28 kWh
30 kW2,679 m³/h2,679 m³30 kWh
35 kW3,125 m³/h3,125 m³35 kWh

Nenhuma caldeira trabalha assim o dia inteiro. Modula a chama e desliga quando o termóstato fecha, pelo que o consumo real é a potência média multiplicada pelas horas efetivas. Uma caldeira de 24 kW a uma hora por dia durante 30 dias consome 720 kWh, isto é 64,3 m³, que é aritmética sobre uma potência de exemplo e não um consumo medido. A tradução completa de aparelhos em unidades está em Quanto gás consome cada aparelho.

O que a condensação recupera

A condensação recupera exatamente uma parcela: a diferença entre o poder calorífico superior e o poder calorífico inferior do gás. Quando o metano arde produz vapor de água, e esse vapor leva consigo calor latente. Uma caldeira convencional deixa-o sair pela chaminé; uma caldeira de condensação arrefece os gases de combustão abaixo do ponto de orvalho, o vapor condensa, o calor latente volta ao circuito e a água resultante é drenada. É esse o único motivo técnico pelo qual rende mais: recupera calor que a outra deita fora.

Este manual não imprime aqui um valor de PCI para o gás natural da rede portuguesa, porque não verificou nenhum. O que está verificado é o PCS, que a Portgás publica entre 11,8 e 12,0 kWh/m³(n), com mediana perto de 11,9, e é sobre o PCS que a fatura conta, depois de aplicado o fator de correção de volume, 0,947944 ou 0,961288 conforme o distribuidor. Daí resulta o fator de 11,2 kWh/m³ que este manual usa, com uma banda real de 11,19 a 11,54.

O erro mais comum: o rendimento acima de 100%

O erro mais comum é ler um rendimento anunciado de 108%, valor de catálogo aqui usado apenas como exemplo, como se a caldeira produzisse mais energia do que queima. Não produz. Esse número é calculado sobre o poder calorífico inferior, que exclui o calor latente do vapor, e por isso pode ultrapassar 100% sem violar nada. A fatura, pelo contrário, conta energia sobre o poder calorífico superior, que é maior.

A consequência é direta: a poupança que aparece no contador é menor do que a diferença entre os rendimentos anunciados sugere, porque as percentagens estão medidas contra bases diferentes. O ganho verifica-se em m³ lidos no contador, antes e depois, com invernos comparáveis, e não em percentagens de catálogo. A página Ler uma fatura de gás natural mostra onde esse volume entra no documento.

Termoacumulador ou caldeira

Entre termoacumulador e caldeira, a diferença mede-se em unidades diferentes, e é isso que torna a comparação direta enganadora. Um termoacumulador dimensiona-se em litros de acumulação e aquece devagar uma reserva que depois arrefece; uma caldeira mista ou um esquentador dimensionam-se em kW e aquecem no instante em que a torneira abre.

  • Escolher acumulação quando o caudal simultâneo é alto e o consumo é concentrado em horas previsíveis.
  • Escolher produção instantânea quando o consumo é disperso e as perdas de uma reserva quente pesariam mais.
  • Contar, na acumulação, com a energia gasta a manter a reserva quente entre utilizações.
  • Contar, na produção instantânea, com uma potência de pico mais alta e com a necessidade de a instalação a suportar.

Não existe potência contratada no gás natural como existe na eletricidade. O que existe é o escalão, imposto a partir do consumo do ano anterior, em quatro patamares, 0 a 220, 221 a 500, 501 a 1 000 e 1 001 a 10 000 m³/ano, e atualizado anualmente. Instalar um aparelho mais potente não muda o escalão; consumir mais m³ ao longo do ano é que muda.

Converter uma caldeira de gasóleo ou de propano

Converter uma caldeira de gasóleo para gás natural muda sobretudo a unidade em que a energia é comprada. O gasóleo de aquecimento vende-se ao litro e vale 9,98 kWh por litro; o propano vende-se ao quilo e vale 12,93 kWh/kg, o butano 12,78 kWh/kg; o gás natural entra por conduta, mede-se em m³ e é faturado a cerca de 11,2 kWh/m³. Comparar preços entre estes combustíveis exige trazê-los todos a kWh primeiro.

Uma caldeira é construída para um gás e uma pressão. Passar de propano a gás natural implica trocar injetores e reajustar a combustão, é trabalho de técnico habilitado, e nem todos os aparelhos são convertíveis. Esta página não indica preços de caldeiras nem compara modelos: indica quanto gás uma caldeira consome e como se chega a esse número.

A unidade em que este assunto termina é o metro cúbico por hora. A potência escolhe-se em kW, a energia é faturada em kWh, mas o que o contador regista, e o único valor que permite verificar qualquer das duas contas, são m³.

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