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Primero entienda, luego destruya, su factura de calefacción doméstica

Un trabajo de aislamiento de $ 40 en la puerta del garaje de mi casa anterior ahorró cientos de dólares de combustible. E hizo del garaje un lugar mucho más agradable para trabajar.

Todos hemos leído los consejos en los periódicos sobre cómo reducir nuestra factura de calefacción. Baje el termostato y obtenga uno programable. Selle sus fugas de aire. Agregue aislamiento a su ático. Bla, bla, bla.

Es aburrido, pero es un consejo poderoso, porque los hogares de los Estados Unidos gastan un promedio de aproximadamente $ 960 cada año para mantenerse calientes. Son tres meses de dinero de supermercado para una familia, bombeando calor a un tamiz con fugas que en realidad podría haber sido construido para requerir mucho menos, o incluso sin calor adicional, dependiendo de la ubicación y el clima.

Entonces, mientras que el EE.UU. Hoy en díalos artículos de calefacción de estilo son lo suficientemente buenos para esos lectores, no son lo suficientemente buenos para nosotros. No solo quiero reducir mi factura de calefacción, quiero destruirla. Mi objetivo final para cualquier casa en la que me establezca a largo plazo es hacer que no requiera energía de combustibles fósiles para mantenerla caliente durante todo el invierno.

Para comprender la calefacción, primero debe saber lo que está pagando. El calor a menudo se mide en BTU, unidades térmicas británicas. 100,000 BTU se denominan ?termias? en mi factura de gas natural, y una termica actualmente cuesta alrededor de $ 1.00.

Entonces debes entender cómo estás perdiendo el calor. La forma más importante de calor. pérdida desde su casa hay algo llamado transmitancia térmica, también conocido como factor U. Esto es realmente un número que significa "cuán permeable es este material", y se basa en la fuga de un solo panel de vidrio.

Una ventana de vidrio de un solo panel tiene un factor U de 1. En las unidades en inglés, esto significa que cada pie cuadrado de vidrio pierde un BTU de calor por hora, por cada grado Fahrenheit, su casa es más cálida que el aire exterior.

Entonces, cuando estás mirando a través de una ventana gigante de 10 × 10 pies (100 pies cuadrados), desde una habitación de 70 ° F a una tormenta de nieve invernal fría y 0 ° F, tu ventana se escapa 100 x 70 = 7,000 BTU por hora de calor en la noche . Eso es 7 centavos por hora o $ 50.40 por mes de calor desde esa sola ventana.

El "valor R" que probablemente haya escuchado es simplemente el inverso del factor U. Eso significa que 1 dividido entre U es igual a R, y 1 dividido entre R es igual a U. Has oído hablar del aislamiento de la pared R-13, ¿verdad? El factor U de eso es 1/13, o 0.08.

Con ese conocimiento, podemos avanzar para comprender la pérdida de calor de toda una casa. Una casa de 1000 pies cuadrados probablemente tiene una superficie exterior de aproximadamente 2000 pies cuadrados, incluido el techo. Si tiene un aislamiento de pared R-13 estándar (y no tiene ventanas para este ejemplo), y la temperatura interior es de 68F, ¿pierde cuánto calor en un día de 32 grados?

2000 pies cuadrados x 0.08 Factor U x 36 grados de diferencia de temperatura = 5760 BTU por hora = $ 1.38 por día.

"Oye, esa es una factura de gas bastante barata para toda una casa en lo que parece un clima bastante frío", dices. Pero espera, esto se pone aún mejor.

Imagine que este hogar usa la misma cantidad de electricidad que yo, aproximadamente 299 kilovatios-hora por mes, equivalente a 415 vatios de uso continuo promedio. ¿Cuánto calor agrega esta electricidad a la casa? La respuesta es 1416 BTU por hora.

"¿Qué? Acabas de hablar de calefacción doméstica, y ahora estás hablando de electricidad … ¿no son dos cosas diferentes? ".

No, resulta que en realidad están directamente relacionados. Casi toda la electricidad que usa en su casa termina convirtiéndose en calor, con un 100% de eficiencia. Sus bombillas emiten calor y luz, y la luz rebota alrededor de la habitación y eventualmente es absorbida por las paredes y se convierte en una pequeña cantidad de calor también. Del mismo modo para sus electrodomésticos, su computadora, etc.

Lo que esto significa es que cualquier electricidad que use en la temporada de calefacción proporciona algo de su calor y reduce la cantidad que su horno necesita proporcionar. La única excepción a esta regla son los aparatos eléctricos que ventilan el calor residual al exterior, como una secadora de ropa o luces exteriores. Pero no usamos secadoras de ropa, ¿verdad??

Así que volvamos a la casa de 1000 pies cuadrados. Necesita 5760 BTU por hora para mantenerse caliente, y obtiene 1416 de esos BTU solo de la electricidad que usa mientras vive allí. Entonces aún necesitaría el horno para mantenerse caliente.

Pero, ¿qué pasa si aumentamos el aislamiento de la pared y el techo a R-53? Eso cuadruplica el aislamiento, lo que reduce la pérdida de calor en cuatro. Y adivina qué, ¡tienes una casa que se calienta!

Ejemplo práctico El ático de esta casa es de 1000 pies cuadrados. Queremos cuadruplicar el aislamiento de R-13 a R-53. Para agregar el R-40 adicional, simplemente debe soplar unas 12 pulgadas de aislamiento de celulosa. Esto tomaría 61 bolsas de las cosas, lo que cuesta $ 610 antes de los créditos fiscales.

Agregar $ 610 de aislamiento a su ático le ahorrará aproximadamente $ 15 por mes de calor en esta situación: $ 60 por año durante una temporada de calefacción de cuatro meses. También reducirá el uso de su aire acondicionado. Por lo tanto, es al menos un retorno anual de la inversión del 12%, para siempre.

La casa de autocalentamiento es el santo grial de la calefacción doméstica, y esta es la forma en que las casas en muchas partes de los EE. UU. podríaser construido para destruir su factura de calefacción de invierno. Con un diseño adecuado, el costo del aislamiento adicional sería pequeño en comparación con el ahorro de energía. Cambios como este realmente están llegando: los códigos de construcción internacionales de 2003 y 2007, que la mayoría de las ciudades y pueblos adoptaron para todas las nuevas construcciones, tienen estándares de aislamiento mucho más altos, lo que significa que los compradores afortunados en el futuro tendrán costos mucho más bajos.

Ahora, mi ejemplo fue un poco tonto, porque la casa era solo una simple caja rectangular de 25 × 40 sin ventanas. ¿Qué pasa si agregamos ventanas?

Las buenas ventanas de doble panel tienen un factor U de aproximadamente 0.3. Si la casa de muestra tiene ocho ventanas de 3 × 5 (un total de 120 pies cuadrados de vidrio), esto agrega una pérdida de calor de aproximadamente 1296 BTU por hora. ¡Oh! ¡Ahí va casi todo el calor libre que recibimos de nuestra electricidad! ¿Cómo podemos recuperarnos? Afortunadamente, las ventanas también tienen buenas noticias.

Ganancia solar en el trabajo en la habitación de MMM. Persianas abiertas en el día, cerradas en la noche.

Digamos que los diseñadores inteligentes de esta casa colocan dos tercios de las ventanas en el lado sur de la casa. El sol brilla un promedio de cinco horas por día en esta región, entregando 1000 vatios por metro cuadrado (90 vatios por pie cuadrado) principalmente en el costado de la casa. Las ventanas dejan entrar una cierta cantidad de este calor en la casa, en función de su coeficiente de ganancia de calor solar, que generalmente es de alrededor de 0.3, o 30%.

Hay 80 pies cuadrados de vidrio en el lado sur, que reciben 90 vatios por pie cuadrado de luz, y el 30% del calor llega a la casa. Esto es 2160 vatios de calor durante cinco horas, o 36.850 BTU de calor por día brillando. Con un promedio de esto durante las 24 horas del día, su casa ahora tiene 1535 BTU adicionales por hora de calor entrante, solo desde el sur. Ventanas enfrentadas.

La lección es: ¡tener 2/3 de las ventanas orientadas al Sol más que compensa la pérdida total de calor de la casa a través de todas sus ventanas!

Regla general: cada ventana de 3 × 5 orientada al sur le brinda alrededor de $ 2 por mes de calor gratis (en un clima moderadamente soleado).

Puede mejorar drásticamente el rendimiento de sus ventanas utilizando persianas o cortinas. Ábralos cuando haga sol y ciérrelos por la noche e incluso en días nublados si lo desea. Una cortina ajustada o una persiana tipo panal, o mejor aún un conjunto de persianas interiores, pueden reducir la pérdida de calor a través de las ventanas por la mitad nuevamente. Solo recuerde abrirlos nuevamente cuando el sol brille en la ventana.

La última cosa fácil bajo su control es la temperatura interior. Como hemos visto anteriormente, la pérdida de calor de su casa depende completamente de la diferencia entre la temperatura interior y exterior.

Supuse que vivía en San Francisco, donde la temperatura promedio de invierno (día promedio con la noche) es de 50 grados Fahrenheit. Si mantengo mi casa a 50, necesitaré no agregarle calor para mantenerme caliente. Si mantiene su casa a 70, necesitará algo de calor, y si a alguien entre nosotros le gustan los 60 grados, ella usará exactamente la mitad de la cantidad de calor que usted usa.

Entonces, cuando baja la temperatura interior, le ahorra algo de dinero. Incluso si lo deja caer durante unas pocas horas mientras sale a caminar o mientras está en el trabajo, aún ahorra calor porque está bajando la diferencia promedio entre la temperatura interior y exterior.

En mi clima en enero, el promedio de temperatura día / noche es de 30 grados. Si una persona promedio mantiene su casa a 72F (una diferencia de 42 grados), y yo mantengo la mía a 67F (una diferencia de 37 grados), mi factura de gas será aproximadamente un 12 por ciento más baja que la suya. Si reduzco aún más mi promedio bajando la temperatura por la noche a 60 ° F, puedo ahorrar un 8% adicional.

Lección: administrar su casa a 67F durante el día y 60F por la noche le ahorrará aproximadamente un 20% en su factura de gas en comparación con una casa que funciona a 72F durante todo el día.

Así que hemos cubierto los tres grandes: aislamiento, ganancia solar y pérdida de ventanas y temperatura interior. Con la combinación correcta de estas tres cosas, y suficiente masa térmica Para mantener su temperatura agradable y constante, puede tener una casa de autocalentamiento.

La casa de la familia MMM no es trivial para calentar, por lo que aún no ha alcanzado este estado, pero estoy llegando allí. Tiene aproximadamente 2600 pies cuadrados de tamaño, con 1800 de eso sobre el suelo. Hay alrededor de 30 ventanas y puertas exteriores, algunas de ellas bastante grandes, y (todavía) no están tan bien optimizadas para capturar el calor solar. Y lo que es más significativo, alberga a una dama de ascendencia india y a un niño, que se vuelven bastante infelices si la temperatura interior cae por debajo de 67 grados Fahrenheit (19,5 grados Celsius) durante el día.

He realizado estos cambios hasta el momento, con los ahorros anuales aproximados en dólares enumerados junto a ellos:

Se agregaron 20 bolsas de aislamiento soplado al ático: $ 25 Aisló la puerta doble de acero del garaje: $ 25 Utilizó 10 persianas aisladas para cerrar las ventanas del segundo piso cada noche: $ 50 Abrió persianas en 6 grandes ventanas orientadas al sur para capturar la ganancia solar: $ 50 Ventanas de sótano grandes que rara vez se usan con tapones aislantes removibles durante el invierno: $ 20 Temperaturas interiores más bajas, especialmente de noche: $ 80

Los ahorros totales hasta ahora son de aproximadamente $ 250 por año, lo que significa que la factura de calefacción era de $ 650 por año cuando nos mudamos aquí, y ahora es de $ 400. Esa es una caída del 40%. Parte del 60% restante se puede eliminar de esta manera:

150 pies cuadrados de vidrio de ganancia solar en el lado sur (casi libre de la tienda de materiales de construcción reciclados): $ 80 Mucho más aislamiento en la parte del ático que aún no llegaba: $ 50 Persianas aisladas para las grandes ventanas restantes: $ 50 Colector solar en el techo para agua caliente sanitaria y calor solar radiante: $ 50.

Eso reduce la factura a la mitad nuevamente a $ 200 por año. Pero después de eso, se me acabaron las ideas. Para empezar, nuestra casa actual no es un diseño que ahorre energía, por lo que es difícil que se autocaliente por completo. Se podrían hacer más cambios, pero se volverían más exóticos y, por lo tanto, costarían más de lo que generaban ahorros. Sin embargo, un futuro hogar nuestro algún día aprenderá de las limitaciones de este y tendrá el calor natural incorporado directamente desde el tablero de dibujo. ¡Quizás el tuyo también lo haga!

Actualizar: Este artículo fue escrito en 2011. Un par de años después, nos mudamos a una casa "nueva" (en realidad, una casa de 1959 que compré y luego reconstruí casi desde cero). Es un lugar más pequeño con una orientación mucho mejor al sol, y utilicé todos los principios en este artículo. Como resultado, está mucho más cerca de lo óptimo, obteniendo casi todo su calor de forma gratuita y no requiere enfriamiento en verano. Un sueño hecho realidad tanto para los ingenieros como para los amantes de la naturaleza, ya que la vista es todo sol y árboles desde la mayoría de las habitaciones.

Puntos extra: Después de hojear la superficie con este artículo, los lectores publicaron un montón de técnicas de ahorro de energía más útiles en los comentarios a continuación. Echa un vistazo para obtener más información, especialmente el comentario de Brian M sobre el sellado de fugas en una casa más antigua. Las fugas de aire son aún más importantes (y más baratas de reparar) que el aislamiento, por lo que si todavía tiene alguno de estos, corríjalos.

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