- El propósito del cálculo térmico.
- Parámetros para realizar cálculos.
- Fórmulas para la producción de cálculo.
- Conclusiones y video útil sobre el tema.
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Durante la operación del edificio, tanto el sobrecalentamiento como la congelación son indeseables. Determinar el terreno intermedio permitirá el cálculo térmico, que no es menos importante que el cálculo de eficiencia, resistencia, resistencia al fuego y durabilidad.
Sobre la base de los estándares de ingeniería de calor, las características climáticas, la permeabilidad al vapor y la humedad, se lleva a cabo la elección de los materiales para la construcción de estructuras de cerramiento. Cómo realizar este cálculo, lo consideramos en el artículo.
El propósito del cálculo térmico.
Mucho depende de las características térmicas de la valla capital del edificio. Esta es la humedad de los elementos estructurales y los indicadores de temperatura que afectan la presencia o ausencia de condensado en las particiones interiores y los techos.
El cálculo mostrará si las características estables de temperatura y humedad se mantendrán a temperaturas más y menos. La lista de estas características incluye un indicador como la cantidad de calor perdido por las envolturas del edificio durante el período frío.
No se puede iniciar el diseño, no teniendo todos estos datos. En base a ellos, elige el grosor de las paredes y pisos, una secuencia de capas.
De acuerdo con las reglas de GOST 30494-96, los valores de temperatura dentro de las instalaciones. En promedio, es igual a 21⁰. En este caso, la humedad relativa está obligada a permanecer en un marco cómodo, y esto es en promedio 37%. La velocidad más alta de la masa de aire - 0.15 m / s
El cálculo térmico tiene como objetivo determinar:
- ¿Son los diseños idénticos a los requisitos establecidos en términos de protección térmica?
- ¿Así garantizado totalmente un cómodo microclima dentro del edificio?
- ¿Se proporciona la protección térmica óptima de las estructuras?
El principio básico es el balance de la diferencia en los indicadores de temperatura de la atmósfera de las estructuras internas de cercas y habitaciones. Si no se sigue, estas superficies absorberán calor, y la temperatura interior permanecerá muy baja.
La temperatura interna no debe verse afectada significativamente por los cambios en el flujo de calor. Esta característica se llama resistencia al calor.
Al realizar un cálculo térmico, se determinan los límites óptimos (mínimo y máximo) de las dimensiones de las paredes y pisos en espesor. Esto es una garantía de funcionamiento del edificio durante un largo período de tiempo, sin congelación estructural extrema ni sobrecalentamiento.
Parámetros para realizar cálculos.
Para realizar un cálculo de calor, necesita los parámetros iniciales.
Dependen de una serie de características:
- Objeto del edificio y su tipo.
- Orientación vertical de las estructuras de cercado en relación a la dirección a los puntos cardinales.
- Parámetros geográficos del futuro hogar.
- El volumen del edificio, su número de pisos, plaza.
- Tipos y datos dimensionales de puertas, aberturas de ventanas.
- Tipo de calefacción y sus parámetros técnicos.
- El número de residentes permanentes.
- El material es vertical y las estructuras de protección horizontales.
- Superposición de la planta superior.
- Equipo de agua caliente.
- Tipo de ventilación.
Otras características de diseño de la estructura también se tienen en cuenta en el cálculo. La transpirabilidad de las estructuras de cerramiento no debe contribuir a un enfriamiento excesivo dentro de la casa y reducir las características de protección contra el calor de los elementos.
La pérdida de calor provoca un exceso de humedad en las paredes y, además, conlleva humedad, lo que afecta negativamente la durabilidad del edificio.
En el proceso de cálculo, en primer lugar, determinan los datos térmicos de los materiales de construcción a partir de los cuales se hacen los elementos de la envolvente del edificio. Además, se debe determinar la resistencia reducida a la transferencia de calor y su conformidad con su valor estándar.
Fórmulas para la producción de cálculo.
La fuga de calor perdida por la casa se puede dividir en dos partes principales: pérdidas a través de la pared y pérdidas causadas por el funcionamiento del sistema de ventilación. Además, el calor se pierde cuando el agua caliente se descarga en el sistema de alcantarillado.
Pérdidas a través de estructuras de cerramiento.
Para los materiales de los que están dispuestas las estructuras de cerramiento, es necesario encontrar el valor del índice de conductividad térmica Kt (W / mx grado). Están en los directorios relevantes.
Ahora, conociendo el grosor de las capas, de acuerdo con la fórmula: R = S / Kt, calcule la resistencia térmica de cada unidad. Si la construcción es multicapa, todos los valores obtenidos se suman.
El tamaño de la pérdida de calor es más fácil de determinar agregando el flujo de calor a través de la envoltura del edificio, que en realidad forma este edificio.
Siendo guiados por tal técnica, toman en cuenta el momento en que los materiales que constituyen las estructuras tienen una estructura diferente. También toma en cuenta que el flujo de calor que pasa a través de ellos tiene diferentes especificidades.
Para cada diseño individual, la pérdida de calor está determinada por la fórmula:
Q = (A / R) x dT
Aquí:
- A - Superficie en m².
- R es la resistencia de la estructura de transferencia de calor.
- dT es la diferencia de temperatura entre el exterior y el interior. Es necesario determinarlo para el período más frío de 5 días.
Al realizar un cálculo de esta manera, solo puede obtener el resultado para el período más frío de cinco días. La pérdida de calor total para toda la temporada de frío se determina teniendo en cuenta el parámetro dT, considerando que la temperatura no es la más baja, sino el promedio.
La medida en que se absorbe el calor, así como la transferencia de calor, depende del clima en la región. Por esta razón, los mapas de humedad se utilizan en los cálculos.
A continuación, calcule la cantidad de energía necesaria para compensar la pérdida de calor, atravesada tanto por la estructura envolvente como por la ventilación. Se denota por el símbolo W.
Para esto hay una fórmula:
W = ((Q + Qb) x 24 x N) / 1000
En ella, N es la duración del período de calentamiento en días.
Desventajas del cálculo del área
El cálculo basado en el índice de área no es muy preciso. No tiene en cuenta parámetros tales como el clima, los indicadores de temperatura, tanto la temperatura mínima como la máxima, la humedad. Debido al descuido de muchos puntos importantes, el cálculo tiene errores significativos.
A menudo, tratando de bloquearlos, el proyecto prevé un "stock".
Sin embargo, si se elige este método para el cálculo, se deben tener en cuenta los siguientes matices:
- Con la altura del cercado vertical de hasta tres metros y no hay más de dos aberturas en una superficie, el resultado es mejor multiplicar por 100 vatios.
- Si el proyecto tiene un balcón, dos ventanas o una logia, multiplique un promedio de 125 vatios.
- Cuando las instalaciones sean industriales o de almacén, utilice un multiplicador de 150 vatios.
- Si los radiadores están ubicados cerca de las ventanas, su capacidad de diseño aumenta en un 25%.
La fórmula para el área tiene la forma:
Q = S x 100 (150) vatios.
Aquí Q es el nivel cómodo de calor en el edificio, S es el área con calefacción en m². Los números 100 o 150 son los valores específicos de la energía térmica consumida para calentar 1 m².
Pérdida por ventilación de la casa.
El parámetro clave en este caso es la tasa de intercambio de aire. Siempre que las paredes de la casa sean permeables al vapor, este valor es igual a uno.
La penetración del aire frío en la casa se realiza mediante ventilación forzada. La ventilación de escape contribuye al cuidado del aire caliente. Reduce las pérdidas a través de la ventilación intercambiador de calor-intercambiador de calor. No permite que el calor se escape con el aire saliente, y calienta las corrientes entrantes.
Proporciona una renovación completa del aire dentro del edificio en una hora. Los edificios construidos según DIN tienen paredes con aislamiento de vapor, por lo que aquí la tasa de cambio de aire es igual a dos.
Existe una fórmula por la cual la pérdida de calor se determina a través del sistema de ventilación:
Q = = (V x Sq: 3600) x P x C x dT
Aquí, los símbolos indican lo siguiente:
- Qv - pérdida de calor.
- V - volumen de la sala en mᶾ.
- P es la densidad del aire. Se supone que su valor es de 1.2047 kg / mᶾ.
- KV - tipo de cambio del aire.
- C - Calor específico. Es igual a 1005 J / kg x C.
De acuerdo con los resultados de este cálculo, es posible determinar la potencia del generador de calor del sistema de calefacción. En el caso de un valor de potencia demasiado alto, un dispositivo de ventilación con un intercambiador de calor puede ser la salida. Considere algunos ejemplos para casas de diferentes materiales.
Un ejemplo de cálculo de ingeniería de calor №1
Calcule la casa residencial ubicada en la región climática 1 (Rusia), subdistrito 1B. Todos los datos se tomaron de la Tabla 1 de SNiP 23-01-99. La temperatura más fría observada durante cinco días con una seguridad de 0.92 - tn = -22⁰С.
De acuerdo con el SNiP, el período de calentamiento (zop) dura 148 días. La temperatura promedio durante el período de calentamiento con indicadores de temperatura diaria promedio del aire exterior es 8⁰ - tт = -2.3⁰. La temperatura exterior durante la temporada de calefacción es tht = -4.4⁰.
La pérdida de calor en el hogar es el momento más importante en la etapa de diseño. Del resultado del cálculo depende de la elección de los materiales de construcción y el aislamiento. Las pérdidas cero no ocurren, pero debe esforzarse para asegurarse de que sean las más adecuadas
Se ha estipulado una condición que debe garantizarse una temperatura de 22 ° C en las habitaciones de la casa. La casa tiene dos pisos y paredes con un grosor de 0, 5 m. Su altura es de 7 m, sus dimensiones en el plano son de 10 x 10 m. El material de las estructuras cerámicas verticales es de cerámica cálida. Para ella, el coeficiente de conductividad térmica es de 0.16 W / mx C.
Como aislamiento externo, de 5 cm de espesor, se utilizó lana mineral. El valor de CT para ello es de 0.04 W / mx C. El número de aberturas de ventanas en la casa es de 15 pcs. 2, 5 m² cada uno.
Pérdida de calor a través de las paredes.
En primer lugar, es necesario determinar la resistencia térmica tanto de la pared cerámica como del aislamiento. En el primer caso, R1 = 0.5: 0.16 = 3.125 metros cuadrados. mx C / W. En el segundo - R2 = 0.05: 0.04 = 1.25 m2. mx C / W. En general, para la estructura de cerramiento vertical: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 metros cuadrados. mx C / W.
Como las pérdidas de calor son directamente proporcionales a la relación con el área de las estructuras de cerramiento, calculamos el área de las paredes:
A = 10 x 4 x 7 - 15 x 2.5 = 242.5 m²
Ahora puedes determinar la pérdida de calor a través de las paredes:
Qс = (242.5: 4.375) х (22 - (-22)) = 2438.9 W.
Las pérdidas de calor a través de paredes horizontales se calculan de manera similar. Al final, se resumen todos los resultados.
Si hay un sótano, entonces la pérdida de calor a través de la cimentación y el piso será menor, porque la temperatura del suelo, y no el aire exterior, está involucrada en el cálculo.
Si el sótano debajo del piso del primer piso se calienta, el piso no se puede calentar. Las paredes del sótano aún son mejores para enfundar el aislamiento, de modo que el calor no penetre en el suelo.
Determinación de pérdidas por ventilación.
Para simplificar el cálculo, no tenga en cuenta el grosor de las paredes, simplemente determine el volumen de aire en el interior:
V = 10x10x7 = 700 mᶾ.
Cuando la tasa de intercambio de aire Kv = 2, la pérdida de calor será:
Q = (700 x 2): 3600) x 1.2047 x 1005 x (22 - (-22)) = 20 776 W.
Si kv = 1:
Q = (700 x 1): 3600) x 1.2047 x 1005 x (22 - (-22)) = 10 358 W.
El rotor y los recuperadores de láminas proporcionan una ventilación eficaz de los edificios residenciales. La eficiencia del primero es mayor, alcanza el 90%.
Un ejemplo de cálculo de ingeniería de calor №2
Se requiere realizar un cálculo de las pérdidas a través de una pared de ladrillo de 51 cm de espesor. Está aislado con una capa de lana mineral de 10 centímetros. Afuera - 18⁰, adentro - 22. Las dimensiones de las paredes son de 2, 7 m de altura y 4 m de longitud. La única pared exterior de la habitación está orientada hacia el sur, no hay puertas externas.
Para ladrillos, coeficiente de conductividad térmica Kt = 0.58 W / mºС, para lana mineral - 0.04 W / mºС. Resistencia térmica:
R1 = 0.51: 0.58 = 0.879 sq. mx C / W. R2 = 0.1: 0.04 = 2.5 metros cuadrados. mx C / W. En general, para la pared vertical: R = R1 + R2 = 0.879 + 2.5 = 3.379 metros cuadrados. mx C / W.
Área de la pared externa A = 2.7 x 4 = 10.8 m²
Pérdida de calor a través de la pared:
Qc = (10.8: 3.379) x (22 - (-18)) = 127.9 watts.
Para calcular las pérdidas a través de las ventanas, use la misma fórmula, pero su resistencia térmica, como norma, se indica en el pasaporte y no es necesario calcularlo.
En el aislamiento de las ventanas de la casa - "eslabón débil". A través de ellos, va una gran proporción de calor. Los paneles de vidrio multicapa, las películas que reflejan el calor y los marcos dobles reducirán las pérdidas, pero incluso esto no evitará completamente la pérdida de calor.
Si la casa tiene ventanas con dimensiones de 1.5 x 1.5 m², ahorra energía, está orientada hacia el norte y la resistencia térmica es de 0.87 m2 ° C / W, entonces las pérdidas serán:
Qo = (2.25: 0.87) x (22 - (-18)) = 103.4 t.
Un ejemplo de cálculo de ingeniería de calor número 3
Realice un cálculo térmico de un edificio de troncos de madera con una fachada erigida a partir de troncos de pino con un espesor de capa de 0, 22 m. El coeficiente para este material es K = 0, 15. En esta situación, la pérdida de calor será:
R = 0.22: 0.15 = 1.47 m² x ⁰С / W.
La temperatura más baja de la semana de cinco días es -18⁰, para la comodidad de la casa, la temperatura es de 21⁰. La diferencia será de 39⁰. Si partimos del área de 120 m², obtenemos el resultado:
Qc = 120 x 39: 1.47 = 3184 vatios.
Para comparación, definimos la pérdida de una casa de ladrillos. El coeficiente para ladrillos de silicato es de 0.72.
R = 0.22: 0.72 = 0.306 m² x ⁰С / W.
Qс = 120 x 39: 0.306 = 15 294 W.
En las mismas condiciones, una casa de madera es más económica. El ladrillo de silicato para muros aquí no es adecuado en absoluto.
La estructura de madera tiene una alta capacidad calorífica. Sus estructuras de cerramiento mantienen una temperatura agradable durante mucho tiempo. Sin embargo, incluso la casa de troncos debe calentarse y es mejor hacerlo desde adentro y desde afuera.
Los constructores y arquitectos recomiendan que siempre realice un cálculo de calor al calentar para la selección adecuada de equipos y en la etapa de diseño de una casa para seleccionar un sistema de aislamiento adecuado.
Ejemplo de cálculo de calor № 4
La casa será construida en la región de Moscú. Para el cálculo, se toma una pared creada a partir de bloques de espuma. La espuma de poliestireno extruido se utiliza como aislamiento. Acabado de diseño - yeso en ambos lados. Su estructura es de cal-arena.
La espuma de poliestireno tiene una densidad de 24 kg / mᶾ.
Indicadores relativos de humedad del aire en la habitación: 55% a una temperatura promedio de 20. Espesor de la capa:
- yeso - 0, 01 m;
- hormigón de espuma - 0, 2 m;
- Poliestireno expandido - 0.065 m.
La tarea es encontrar la resistencia de transferencia de calor necesaria y actual. El RTP requerido se determina sustituyendo los valores en la expresión:
Rтр = a х ГСОП + b
donde GOSP es el día del grado de la temporada de calefacción, y a y b son los coeficientes tomados de la tabla No. 3 del Código de Reglas 50.13330.2012. Como el edificio es residencial, a es igual a 0.00035, b = 1.4.
GOSP calculado por la fórmula, tomada de la misma empresa conjunta:
GOSP = (tv - tot) x zot.
En esta fórmula, tв = 20⁰, tт = -2.2⁰, zот - 205 es el período de calentamiento en días. Por lo tanto:
GOSP = (20 - (-2, 2)) х 205 = 4551⁰ С x día;
Rtr = 0.00035 x 4551 + 1.4 = 2.99 m2 x C / W.
Usando la tabla SP2 SP50.13330.2012, determine los coeficientes de conductividad térmica para cada capa de la pared:
- λб1 = 0, 81 W / m С;
- λб2 = 0.26 W / m С;
- λб3 = 0.041 W / m С;
- λб4 = 0, 81 W / m ⁰С.
La resistencia condicional total a la transferencia de calor, R®, es igual a la suma de las resistencias de todas las capas. Calcúlelo según la fórmula:
Esta fórmula está tomada de SP 50.13330.2012. Aquí, 1 / av es una oposición a la percepción térmica de las superficies internas. 1 / an: la misma capa externa, δ / λ - resistencia térmica
Sustituyendo los valores obtenidos: Ro sb. = 2.54 m2 ° C / W. Rф se determina multiplicando R® por un coeficiente r igual a 0.9:
Rф = 2.54 x 0.9 = 2.3 m2 x ° С / W.
El resultado hace que sea necesario cambiar el diseño del elemento envolvente, ya que la resistencia térmica real es menor que la calculada.
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Los cálculos térmicos están directamente relacionados con la definición del punto de rocío. Qué es y cómo encontrar su valor, aprenderá del artículo recomendado por nosotros.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Análisis térmico utilizando una calculadora en línea:
Cálculo adecuado de ingeniería de calor:
El cálculo de ingeniería de calor competente permitirá evaluar la efectividad del aislamiento de los elementos externos de la casa y determinar la potencia del equipo de calefacción necesario.
Como resultado, puede ahorrar dinero comprando materiales y dispositivos de calefacción. Es mejor saber de antemano si el equipo puede hacer frente a la calefacción y el acondicionamiento del edificio que comprar todo al azar.
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