7.8: Combustibles para Aislamiento y Calefacción del Hogar (IV)

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Costo de Energía

Ahora está claro que cuando se quema una unidad de combustible no todo está disponible para el usuario final, y que a medida que aumenta la eficiencia del horno, habrá mayores cantidades de calor disponibles. Una pregunta importante que hay que abordar es cuánto cuesta comprar la energía o el calor para calentar un lugar.

El combustible generalmente se vende en galones o CCF o kWh. Comparar el costo real de la energía para producir una cierta cantidad de calor para el usuario final sería fácil si la comparación se realiza sobre una base de energía en lugar de sobre una base de unidad. Es decir,\ $/BTU en lugar de\ $/gal o CCF o kWh.

Para calcular el costo real de energía, utilice la fórmula

\[ Actual \, Energy \, Cost = \dfrac{Fuel \, Cost (\tfrac{\$}{Unit \, of \, Fuel})}{Heating \, Value \, (\tfrac{MMBTUs}{Unit \, of \, Fuel}) × Efficiency} \]

Problemas de ejemplo

Ejemplo 1

Digamos que necesitamos un millón de BTU para mantener un lugar cálido a cierta temperatura. ¿Cuánto costaría obtener esos millones de BTU de petróleo o gas o electricidad? Supongamos que:

Costo, eficiencia y valor calorífico de diferentes materiales

Material	Costo por unidad	Eficiencia	Valor calorífico
Gas natural	$6.60 por MCF	0.90	1,000,000 BTU (1 MMBTU) por MCF
Petróleo	$1.25 por galón	0.85	140,000 BTU (0.14 MMBTUs) por galón
Electricidad	$0.082 por kWh	0.97	3,412 BTU (0.003412 MMBTUs) por kWh

Responder

Utilice la ecuación 7.9.1 para calcular los costos de energía reales para cada material.

Para gas natural,

\[ Gas \, Cost = \dfrac{\tfrac{\$6.60}{MCF}}{\tfrac{1 \, MMBTU}{MCF} * 0.90} = \$7.33 \, per \, MMBTU \nonumber\]

Para aceite en un sistema de calefacción central,

\[ Oil \, Cost = \dfrac{\tfrac{\$1.25}{gallon}}{\tfrac{0.14 \, MMBTUs}{gallon} * 0.85} = \$10.50 \, per \, MMBTU \nonumber\]

Para electricidad,

\[ Electrical \, Resistance \, Cost = \dfrac{\tfrac{\$0.082}{kWh}}{\tfrac{0.003412 MMBTUs}{kWh} * 0.97} = \$24.77 \, per \, MMBTU \nonumber\]

Ejemplo 2

Su antiguo horno de aceite funciona con aproximadamente 68% de eficiencia. Si compras tu aceite por $1.02/gal, calcula tu costo real sobre una base MMBTU.

Responder: El siguiente video repasa la solución.

Ejemplo 3

El gas natural cuesta $9.74/MCF. El combustible para calefacción cuesta 0.99 centavos/gal. El horno de gas natural funciona con 90% de eficiencia y el horno de petróleo funciona con 80% de eficiencia. ¿Qué combustible es más barato?

Responder: El siguiente video repasa la solución.

Costos anuales de calefacción

Problemas de ejemplo

Ejemplo 1

Una casa en International Falls, MN (HDD = 10,500) consta de 1248 pies ² de paredes con un valor R de 13 y 1150 pies ² de techo con un valor R de 29. El hogar se calienta con gas natural. El AFUE es de 0.90 y el precio del gas natural es de $0.88/CCF. ¿Cuál es el costo anual de calefacción?

Responder

Usando la ecuación 7.9.1,

\[ Actual \, Energy \, Cost = \dfrac{\tfrac{\$0.88}{CCF}}{\tfrac{0.1 \, MMBTUs}{CCF} * 0.90} = \$9.80/MMBTU \nonumber\]

El calor requerido se puede calcular a partir de la pérdida de calor. La pérdida de calor de la casa es de dos fuentes: paredes y techo. La pérdida de calor de cada una de estas fuentes durante un año (temporada) se puede calcular utilizando las siguientes ecuaciones.

\[ Heat \, Loss \, from \, Walls = \dfrac{1248 ft^2 * 10500°F}{\tfrac{13 ft^2 °Fh}{BTUs}} * 24 \dfrac{h}{day} * 1 \, day = 24.19 \, MMBTUs \nonumber\]

\[ Heat \, Loss \, from \, Roof = \dfrac{1150 ft^2 * 10500°F}{\tfrac{29 ft^2 °Fh}{BTUs}} * 24 \dfrac{h}{day} * 1 \, day = 9.99 \, MMBTUs \nonumber\]

Así, el costo anual de calor se puede determinar utilizando las siguientes ecuaciones.

\[ Total \, Heat \, Loss = 24.19 + 9.99 = 34.18 MMBTUs \nonumber\]

\[ Annual \, Heat \, Cost = 34.18 MMBTUs * \dfrac{\$9.80}{MMBTU} = \$334.96 \nonumber\]

Ejemplo 2

Una casa en Bismark, ND (HDD = 9,000) tiene 860 pies ² de ventanas (R = 1), 2,920 pies ² de paredes (R = 19) y 3,850 pies ² de techo (R = 22). Calcula cuánto combustible para calefacción se requiere para calentar esta casa para la temporada de calefacción. La eficiencia del horno es de 80%.

Responder: El siguiente video cubre la solución.