Ejemplo de cálculo de pérdidas de calor en una habitación. Cálculo de la pérdida de calor en una habitación. Ahora veamos la resistencia térmica de los materiales utilizados.

18.10.2019

Cada edificio, independientemente de caracteristicas de diseño, salta energía térmica a través de las vallas. La pérdida de calor al ambiente debe recuperarse mediante un sistema de calefacción. La suma de las pérdidas de calor con una reserva normalizada es la potencia requerida de la fuente de calor que calienta la casa. Para crear condiciones confortables en una casa, el cálculo de la pérdida de calor se realiza teniendo en cuenta varios factores: la estructura del edificio y la distribución del local, la orientación a los puntos cardinales, la dirección de los vientos y la suavidad media de el clima durante la época fría, las cualidades físicas de la construcción y los materiales de aislamiento térmico.

De acuerdo a los resultados calculo termotecnico elija una caldera de calefacción, especifique el número de secciones de la batería, calcule la potencia y la longitud de las tuberías de calefacción por suelo radiante, seleccione un generador de calor para la habitación; en general, cualquier unidad que compense la pérdida de calor. En general, es necesario determinar las pérdidas de calor para calentar la casa de forma económica, sin reservas excesivas de energía del sistema de calefacción. Se realizan cálculos a mano o elegir un programa informático adecuado en el que se inserten los datos.

¿Cómo realizar el cálculo?

Primero, vale la pena entender la técnica manual para entender la esencia del proceso. Para saber cuánto calor pierde una casa, las pérdidas a través de cada envolvente del edificio se determinan por separado y luego se suman. El cálculo se realiza por etapas.

1. Formar una base de datos iniciales para cada habitación, preferiblemente en forma de tabla. La primera columna registra el área precalculada de bloques de puertas y ventanas, paredes exteriores, techos y pisos. El espesor de la estructura se ingresa en la segunda columna (estos son datos de diseño o resultados de medición). En el tercero, los coeficientes de conductividad térmica de los materiales correspondientes. La Tabla 1 contiene valores estándar que serán necesarios en cálculos adicionales:

Cuanto mayor es λ, más calor se pierde a través de la superficie de un metro de espesor.

2. Determine la resistencia térmica de cada capa: R = v/ λ, donde v es el espesor del edificio o material aislante térmico.

3. Calcule la pérdida de calor de cada elemento estructural según la fórmula: Q = S*(T in -T n)/R, donde:

Tn – temperatura exterior, °C;
T in – temperatura interior, °C;
S – área, m2.

Por supuesto, durante la temporada de calefacción el clima varía (por ejemplo, la temperatura oscila entre 0 y -25°C) y la casa se calienta hasta el nivel de confort deseado (por ejemplo, hasta +20°C). Entonces la diferencia (T in -T n) varía de 25 a 45.

Para hacer un cálculo, necesita la diferencia de temperatura promedio para todo el temporada de calefacción. Para hacer esto, en SNiP 23-01-99 “Climatología y geofísica de la construcción” (Tabla 1), se encuentra la temperatura promedio del período de calentamiento para una ciudad en particular. Por ejemplo, para Moscú esta cifra es -26°. En este caso la diferencia media es de 46°C. Para determinar el consumo de calor a través de cada estructura, se suman las pérdidas de calor de todas sus capas. Entonces, para las paredes se tiene en cuenta el yeso, material de mampostería, aislamiento térmico exterior, revestimientos.

4. Calcular la pérdida total de calor, definiéndola como la suma Q muros exteriores, pisos, puertas, ventanas, techos.

5. Ventilación. Al resultado de la suma se le suman del 10 al 40% de las pérdidas por infiltración (ventilación). Si instala ventanas de doble acristalamiento de alta calidad en su casa y no abusa de la ventilación, el coeficiente de infiltración se puede tomar como 0,1. Algunas fuentes indican que el edificio no pierde calor en absoluto, ya que las fugas se compensan con la radiación solar y las emisiones de calor del hogar.

conteo manual

Datos iniciales. Cabañaárea 8x10 m, altura 2,5 m, las paredes tienen 38 cm de espesor y están hechas de ladrillos cerámicos, el interior está acabado con una capa de yeso (espesor 20 mm). El suelo está formado por tablas canteadas de 30 mm, aisladas con lana mineral (50 mm) y revestidas con láminas de aglomerado (8 mm). El edificio tiene un sótano, cuya temperatura en invierno es de 8°C. El techo está revestido con paneles de madera y aislado con lana mineral (150 mm de espesor). La casa tiene 4 ventanas de 1,2x1 m, puerta de entrada de roble de 0,9x2x0,05 m.

Tarea: determine la pérdida total de calor de una casa suponiendo que está ubicada en la región de Moscú. La diferencia de temperatura promedio durante la temporada de calefacción es de 46°C (como se mencionó anteriormente). La habitación y el sótano tienen una diferencia de temperatura: 20 – 8 = 12°C.

1. Pérdida de calor a través de paredes exteriores.

Área total (menos ventanas y puertas): S = (8+10)*2*2,5 – 4*1,2*1 – 0,9*2 = 83,4 m2.

La resistencia térmica está determinada. Enladrillado y capa de yeso:

Clado R. = 0,38/0,52 = 0,73 m2*°C/W.
R piezas = 0,02/0,35 = 0,06 m2*°C/W.
R total = 0,73 + 0,06 = 0,79 m2*°C/W.
Pérdida de calor a través de las paredes: Q st = 83,4 * 46/0,79 = 4856,20 W.

2. Pérdida de calor por el suelo.

Superficie total: S = 8*10 = 80 m2.

Se calcula la resistencia térmica de un suelo de tres capas.

Placas R = 0,03/0,14 = 0,21 m2*°C/W.
R aglomerado = 0,008/0,15 = 0,05 m2*°C/W.
aislamiento R = 0,05/0,041 = 1,22 m2*°C/W.
R total = 0,03 + 0,05 + 1,22 = 1,3 m2*°C/W.

Sustituimos los valores de las cantidades en la fórmula para encontrar la pérdida de calor: Q piso = 80*12/1,3 = 738,46 W.

3. Pérdida de calor a través del techo.

La superficie del techo es igual a la superficie del suelo S = 80 m2.

Al determinar la resistencia térmica del techo, en este caso no se tiene en cuenta tablas de madera: Se fijan con huecos y no actúan como barrera al frío. La resistencia térmica del techo coincide con el parámetro de aislamiento correspondiente: R sudor. = R aislamiento = 0,15/0,041 = 3,766 m2*°C/W.

Cantidad de calor perdido por el techo: Q sudor. = 80*46/3,66 = 1005,46 W.

4. Pérdida de calor por las ventanas.

Superficie acristalada: S = 4*1,2*1 = 4,8 m2.

Para la fabricación de ventanas, una de tres cámaras. perfil de PVC(ocupa el 10% del área de la ventana), así como una ventana de doble acristalamiento con un espesor de vidrio de 4 mm y una distancia entre vidrios de 16 mm. Entre características técnicas el fabricante indicó la resistencia térmica del vidrio (R st.p. = 0,4 m2*°C/W) y del perfil (R prof. = 0,6 m2*°C/W). Teniendo en cuenta la fracción dimensional de cada elemento estructural, se determina la resistencia térmica promedio de la ventana:

R aprox. = (R st.p.*90 + R prof.*10)/100 = (0,4*90 + 0,6*10)/100 = 0,42 m2*°C/W.
A partir del resultado calculado se calcula la pérdida de calor a través de las ventanas: Q aprox. = 4,8*46/0,42 = 525,71 W.

Área de puerta S = 0,9*2 = 1,8 m2. Resistencia térmica R dv. = 0,05/0,14 = 0,36 m2*°C/W, y Q dv. = 1,8*46/0,36 = 230W.

La cantidad total de pérdida de calor en casa es: Q = 4856,20 W + 738,46 W + 1005,46 W + 525,71 W + 230 W = 7355,83 W. Teniendo en cuenta la infiltración (10%), las pérdidas aumentan: 7355,83 * 1,1 = 8091,41 W.

Para calcular con precisión cuánto calor pierde un edificio, utilizan calculadora online pérdida de calor Este programa de computadora, en el que no solo se ingresan los datos enumerados anteriormente, sino también varios factores adicionales que influyen en el resultado. La ventaja de la calculadora no es sólo la precisión de los cálculos, sino también una extensa base de datos de referencia.

Para determinar la pérdida de calor se debe tener:

Planos de planta con todas las dimensiones del edificio;

Copia del plano general con la designación de los puntos cardinales y la rosa de los vientos;

El propósito de cada habitación;

Ubicación geográfica de la construcción del edificio;

Diseños de todo el vallado exterior.

Todas las habitaciones de los planos indican:

Están numeradas de izquierda a derecha, las escaleras se designan con letras o números romanos, independientemente del piso, y se consideran como una sola habitación.

Pérdida de calor en locales a través de estructuras de cerramiento., redondeado a 10 W:

Límite Q = (F/R o)(t in – t n B)(1 + ∑β)n = kF(t in – t n B)(1 - ∑β)n,(3.2)

Dónde F, k, R o- área de diseño, coeficiente de transferencia de calor, resistencia a la transferencia de calor de la estructura de cerramiento, m 2, W/(m 2 o C), (m 2 o C)/W; estaño- temperatura estimada del aire ambiente, o C; tnb- temperatura estimada del aire exterior (B) o temperatura del aire en una habitación más fría; PAG- coeficiente teniendo en cuenta la posición Superficie exterior estructuras de cerramiento en relación con el aire exterior (Tabla 2.4); β - pérdidas de calor adicionales en fracciones de las pérdidas principales.

El intercambio de calor a través de vallas entre habitaciones climatizadas adyacentes se tiene en cuenta si la diferencia de temperatura en ellas es superior a 3°C.

Cuadrícula F, m2, vallas (paredes exteriores (NS), ventanas (O), puertas (D), faroles (F), techo (Pt), suelo (P)) se miden según planos y secciones del edificio (Fig. 3.1). ).

1. Altura de las paredes del primer piso: si el piso está en el suelo, entre los niveles del primer y segundo piso ( h 1); si el piso es sobre vigas, desde el nivel externo de preparación del piso sobre vigas hasta el nivel del piso del segundo piso ( h 1 1); para un sótano o subterráneo sin calefacción: desde el nivel de la superficie inferior de la estructura del piso del primer piso hasta el nivel del piso terminado del segundo piso ( h 1 11), y en edificios de un piso con piso de ático, la altura se mide desde el piso hasta la parte superior de la capa aislante del piso.

2. La altura de las paredes del piso intermedio está entre los niveles de los pisos terminados de este y los pisos superpuestos ( h 2), y el piso superior, desde el nivel de su piso terminado hasta la parte superior de la capa aislante del piso del ático ( h 3) o tejados sin techo.

3. La longitud de las paredes exteriores en las habitaciones de las esquinas: desde el borde de la esquina exterior hasta los ejes. paredes interiores (yo 1 Y yo 2yo 3).

4. La longitud de las paredes internas: desde las superficies internas de las paredes externas hasta los ejes de las paredes internas ( metro 1) o entre los ejes de las paredes internas (T).

5. Áreas de ventanas, puertas y faroles: según las dimensiones más pequeñas de las aberturas del edificio a la luz ( A Y b).

6. Áreas de techos y pisos sobre sótanos y espacios subterráneos en habitaciones de esquina - desde superficie interior paredes externas a los ejes de las paredes opuestas ( metro 1 Y PAG), y en los que no son de esquina, entre los ejes de las paredes internas ( t) y desde la superficie interior pared exterior al eje de la pared opuesta ( PAG).

El error de las dimensiones lineales es de ±0,1 m, el error de área es de ±0,1 m2.

Arroz. 3.1. Diagrama de medición para cercas de transferencia de calor.

Figura 3.2. Esquema para determinar la pérdida de calor a través de pisos y paredes enterrados bajo el nivel del suelo.

1 - primera zona; 2 – segunda zona; 3 – tercera zona; 4 – cuarta zona (última).

La pérdida de calor a través de los suelos se determina mediante franjas zonales de 2 m de ancho, paralelas a las paredes exteriores (Fig. 5.2).

Resistencia reducida a la transferencia de calor. R n.p., m 2 K/W, áreas de pisos no aislados en el suelo y paredes bajo el nivel del suelo, con conductividad térmica λ > 1,2 W/(m o C): para la 1ª zona - 2,1; para la zona 2 - 4,3; para la 3ª zona - 8,6; para la cuarta zona (área de piso restante) - 14.2.

Fórmula (3.2) al calcular las pérdidas de calor. q pl pl, W, a través del suelo situado en el suelo, toma la forma:

Q pl = (F 1 / R 1n.p +F 2 / R 2n.p +F 3 / R 3n.p +F 4 / R 4n.p)(t in – t n B)(1 + ∑β) n ,(3.3)

Dónde F 1 - F 4- área de 1 - 4 franjas de zona, m2; R 1, n.p. - R 4, n.p.- resistencia a la transferencia de calor de las zonas del suelo, m 2 K/W; norte =1.

Resistencia a la transferencia de calor de suelos aislados en el suelo y paredes bajo el nivel del suelo (λ< 1,2 Вт/(м· о С)) R y .п, m 2 o C/W, también determinado para zonas mediante la fórmula

R u.p = R n.p +∑(δ u.s. /λ u.s.),(3.4)

Dónde R n.d.- resistencia a la transferencia de calor de zonas de suelo no aisladas (Fig. 3.2), m 2 o C/W; suma de fracción- la suma de las resistencias térmicas de las capas aislantes, m 2 o C/W; δ у.с- espesor de la capa aislante, m.

Resistencia a la transferencia de calor de suelos sobre vigas. rl, m 2 o C/W:

R l.p = 1,18 (R n.p +∑(δ u.s. /λ u.s.)),(3.5)

Las capas aislantes son una capa de aire y un suelo de tablones sobre vigas.

Al calcular las pérdidas de calor, las superficies del suelo en las esquinas de las paredes exteriores (en la primera zona de dos metros) se introducen en el cálculo dos veces en dirección a las paredes.

La pérdida de calor a través de la parte subterránea de las paredes exteriores y los suelos del sótano calentado también se calcula en zonas de 2 m de ancho, contándolas desde el nivel del suelo (ver Fig. 3.2). Luego, los pisos (al contar las zonas) se consideran una continuación de la parte subterránea de las paredes externas. La resistencia a la transferencia de calor se determina de la misma manera que para los pisos aislados o sin aislamiento.

Pérdida de calor adicional a través de vallas. En (3.2) el término (1+∑β) tiene en cuenta las pérdidas de calor adicionales como una fracción de las pérdidas de calor principales:

1. Sobre la orientación en relación con los puntos cardinales. β Paredes, ventanas y puertas exteriores verticales e inclinadas (proyección vertical).

Arroz. 3.3. Adición a la principal pérdida de calor en función de la orientación de las vallas en relación a los puntos cardinales.

2. Para ventilación de habitaciones con dos o más paredes exteriores. EN proyectos estándar a través de paredes, puertas y ventanas orientadas a todos los países del mundo. β = 0,08 para una pared exterior y 0,13 para habitaciones de esquina y en todos los locales residenciales.

3. A la temperatura de diseño del aire exterior. Para suelos sin calefacción del primer piso sobre zonas subterráneas frías de edificios en zonas con tnb menos 40°C y menos - β = 0,05.

4. Para calentar el aire frío que corre. Para puertas exteriores, sin cortinas de aire ni cortinas térmicas de aire, a altura de edificio norte, metro:

- β = 0,2norte- para puertas triples con dos vestíbulos entre ellas;

- β = 0,27 norte - para puertas dobles con vestíbulo entre ellas;

- β = 0,34 norte - para puertas dobles sin vestíbulo;

- β = 0,22 norte - para puertas simples.

Para cancelas exteriores no equipadas β =3 sin vestíbulo y β = 1 - con vestíbulo en la puerta. Para puertas y portones exteriores de verano y de emergencia. β = 0.

Las pérdidas de calor a través de la envolvente del edificio se ingresan en el formulario (Tabla 3.2).

Tabla 3.2. Formulario (formulario) para calcular la pérdida de calor.

El área de las paredes en el cálculo se mide con el área de las ventanas, por lo tanto el área de las ventanas se tiene en cuenta dos veces, por lo tanto en la columna 10 el coeficiente k windows se toma como la diferencia entre sus valores para ventanas y paredes.

Los cálculos de pérdida de calor se realizan por habitación, piso y edificio.

Las pérdidas de calor se determinan para las habitaciones 101, 102, 103, 201, 202 con calefacción según el plano de planta.

Principales pérdidas de calor, Q (W), se calculan mediante la fórmula:

donde: K – coeficiente de transferencia de calor de la estructura envolvente;

F – área de estructuras de cerramiento;

n – coeficiente que tiene en cuenta la posición de las estructuras de cerramiento en relación con el aire exterior, tomado según la tabla. 6 “Coeficiente que tiene en cuenta la dependencia de la posición de la estructura de cerramiento en relación con el aire exterior” SNiP 23/02/2003 “Protección térmica de edificios”. Para cubrir sótanos fríos y suelos de áticos según el apartado 2 n = 0,9.

Pérdida general de calor

Según la cláusula 2a adj. 9 SNiP 2.04.05-91* la pérdida de calor adicional se calcula según la orientación: paredes, puertas y ventanas orientadas al norte, este, noreste y noroeste en una cantidad de 0,1, al sureste y al oeste, en una cantidad de 0,05; en habitaciones de esquina adicionalmente: 0,05 por cada pared, puerta y ventana orientadas al norte, este, noreste y noroeste.

Según el apartado 2d adj. 9 SNiP 2.04.05-91* la pérdida de calor adicional para puertas dobles con vestíbulos entre ellas se considera igual a 0,27 H, donde H es la altura del edificio.

Pérdida de calor por infiltración. para locales residenciales, según app. 10 SNiP 2.04.05-91* “Calefacción, ventilación y aire acondicionado”, adoptado según la fórmula

donde: L es el consumo de aire de extracción, no compensado por el suministro de aire: 1 m 3 / h por 1 m 2 de espacio habitable y área de cocina con un volumen superior a 60 m 3;

c – capacidad calorífica específica del aire igual a 1 kJ / kg × °C;

p – densidad del aire exterior en t text igual a 1,2 kg / m 3;

(t int – t text) – diferencia entre temperaturas internas y externas;

k – coeficiente de transferencia de calor – 0,7.

Ganancias de calor doméstico se calculan a razón de 10 W/m2 de la superficie del suelo de los locales residenciales.

Pérdida de calor estimada de la habitación. se definen como Q calc = Q + Q i – Q vida

Cálculo de la pérdida de calor por estructuras de cerramiento.

Cálculo de la pérdida de calor en estructuras de cerramiento La pérdida de calor se determina para las habitaciones con calefacción 101, 102, 103, 201, 202 según el plano de planta. La principal pérdida de calor, Q (W), se calcula utilizando

Cálculo de la pérdida de calor de una casa a través de la envolvente del edificio.

Veamos cómo calcular la pérdida de calor de una casa a través de la envolvente del edificio. El cálculo se realiza utilizando el ejemplo de un edificio residencial de un piso. Este cálculo también se puede utilizar para calcular la pérdida de calor de una habitación separada, de una casa entera o de un apartamento individual.

Un ejemplo de especificación técnica para calcular la pérdida de calor.

Primero, elaboramos un plano de casa sencillo indicando el área del local, el tamaño y ubicación de las ventanas y puerta principal. Esto es necesario para determinar la superficie de la casa a través de la cual se produce la pérdida de calor.

Fórmula para calcular la pérdida de calor.

Para calcular la pérdida de calor utilizamos las siguientes fórmulas:

R= B/ k- esta es una fórmula para calcular la resistencia térmica de la envolvente del edificio.

R - resistencia térmica, (m2*K)/W;
K - coeficiente de conductividad térmica del material, W/(m*K);
B - espesor del material, m.

Q - pérdida de calor, W;
S - área de la envolvente del edificio, m2;
dT - diferencia de temperatura entre interior y exterior, K;
R - valor de la resistencia térmica de la estructura, m2.K/W

Para el cálculo, tomamos el régimen de temperatura dentro de la casa como +21..+23°С: este régimen es el más cómodo para una persona. La temperatura mínima de la calle para calcular la pérdida de calor se tomó como -30°C, ya que en periodo de invierno en la región: donde se construyó la casa (región de Yaroslavl, Rusia), dicha temperatura puede durar más de una semana y se recomienda incluir el indicador de temperatura más baja en los cálculos, mientras que la diferencia de temperatura es dT = 51..53 , en promedio - 52 grados.

La pérdida total de calor de una casa consiste en la pérdida de calor de todas las estructuras de cerramiento, por lo que utilizando estas fórmulas realizamos:

Después del cálculo recibimos los siguientes datos:

Total: el resultado total de la pérdida de calor a través de la envolvente del edificio fue de 1,84 kWh.

Nota: Este cálculo es aproximado y con un cálculo más preciso de la pérdida de calor por las cercas de la casa, los valores obtenidos pueden tener un indicador diferente, ya que en mi cálculo no tomé en cuenta algunos factores que pueden, en un grado u otro, influyen en la cantidad de calor perdido. Si desea obtener un cálculo preciso u obtener asesoramiento de expertos sobre este tema, puede formular su pregunta en la sección Preguntas y respuestas.

Cálculo de la pérdida de calor de la habitación.

En los edificios civiles y residenciales, la pérdida de calor en los locales consiste en la pérdida de calor a través de diversas estructuras de cerramiento, como ventanas, paredes, techos, pisos, así como el consumo de calor para calentar el aire, que se infiltra a través de fugas en las estructuras de protección (estructuras de cerramiento). ) de una habitación determinada. Existen otros tipos de pérdidas de calor en las naves industriales.

El cálculo de la pérdida de calor de la habitación se realiza para todas las estructuras de cerramiento de todas las habitaciones con calefacción. La pérdida de calor a través de estructuras internas no se puede tener en cuenta si la diferencia de temperatura en ellas con la temperatura de las habitaciones vecinas es de hasta 3 o C.

La pérdida de calor a través de las estructuras envolventes se calcula utilizando la siguiente fórmula, W:

t n B – temperatura del aire exterior, o C;

t en – temperatura ambiente, o C;

F – área de la estructura protectora, m2;

n – coeficiente que tiene en cuenta la posición de la valla o estructura protectora (su superficie exterior) en relación con el aire exterior;

R o – resistencia a la transferencia de calor, m 2 o C / W, que está determinada por la siguiente fórmula:

R in.n – en el caso de un espacio de aire cerrado en la estructura, su resistencia térmica, m 2 o s / W (ver Tabla 2).

λ i – aceptado de libros de referencia.

Para puertas y ventanas, la resistencia a la transferencia de calor se calcula muy raramente y con mayor frecuencia se toma en función de su diseño de acuerdo con datos de referencia y SNiP.

Las áreas de cercas para los cálculos se determinan, por regla general, de acuerdo con los planos de construcción. La temperatura t interior para edificios residenciales se selecciona del Apéndice 1, t n B - del Apéndice 2 de SNiP, dependiendo de la ubicación del sitio de construcción. La pérdida de calor adicional se indica en la Tabla 3, el coeficiente n - en la Tabla 4.

El consumo de calor para calentar el aire exterior infiltrado en edificios públicos y residenciales para todo tipo de locales se determina mediante dos cálculos.

El primer cálculo determina el consumo de energía térmica Q i para calentar el aire exterior, que ingresa a la habitación i como resultado de la ventilación por extracción natural.

El segundo cálculo determina el consumo de energía térmica Q i para calentar el aire exterior, que penetra en una habitación determinada a través de goteras en las vallas como resultado del viento y (o) la presión térmica. Para el cálculo se toma el mayor valor de pérdida de calor determinado por las siguientes ecuaciones (1) y (o) (2).

donde L, m 3 / hora es el caudal de aire extraído de las instalaciones, para edificios residenciales, se toman 3 m 3 / hora por 1 m 2 de espacio habitable, incluidas las cocinas;

c – capacidad calorífica específica del aire (1 kJ/kg o C));

ρ n – densidad del aire fuera de la habitación, kg/m3.

La gravedad específica del aire γ, N/m 3, su densidad ρ, kg/m 3, se determinan según las fórmulas:

γ= 3463 / (273 +t), ρ = γ/g,

donde g = 9,81 m/s 2, t, °C – temperatura del aire.

El consumo de calor para calentar el aire que ingresa a la habitación a través de diversas fugas de estructuras protectoras (cercas) como resultado del viento y la presión térmica se determina mediante la fórmula:

donde k es un coeficiente que tiene en cuenta el flujo de calor contrario, para puertas y ventanas de balcón de hojas separadas se supone que es 0,8, para ventanas de una y dos hojas – 1,0;

G i – caudal de aire que penetra (infiltrado) a través de estructuras protectoras (estructuras de cerramiento), kg/h.

R y, m 2 · h/kg – la resistencia a la permeabilidad al aire de esta cerca, que se puede tomar de acuerdo con el Apéndice 3 de SNiP. En los edificios de paneles se determina además un flujo de aire adicional que se infiltra a través de fugas en las juntas de los paneles.

El valor Δ Р i se determina a partir de la ecuación, Pa:

donde H, m es la altura del edificio desde el nivel cero hasta la boca del conducto de ventilación (en edificios sin ático, la boca generalmente se encuentra a 1 m por encima del techo, y en edificios con ático, entre 4 y 5 m por encima del piso del ático);

h i, m – altura desde el nivel cero hasta la parte superior de las puertas o ventanas del balcón para la cual se calcula el flujo de aire;

с е,р u с е,n – coeficientes aerodinámicos para las superficies de sotavento y barlovento del edificio, respectivamente. Para edificios rectangulares con e,p = –0,6, con e,n = 0,8;

V, m/s – velocidad del viento, que se toma para el cálculo según el Apéndice 2;

k 1 – coeficiente que tiene en cuenta la dependencia de la presión de la velocidad del viento y la altura del edificio;

p int , Pa – presión de aire condicionalmente constante que se produce cuando funciona la ventilación forzada; p int se puede ignorar al calcular edificios residenciales, ya que es igual a cero.

Para vallas con una altura de hasta 5,0 m, el coeficiente k 1 es 0,5, para una altura de hasta 10 m es 0,65, para una altura de hasta 20 m es 0,85 y para vallas de 20 m y por encima se considera 1,1.

Pérdida total de calor estimada en la habitación, W:

Q inf – consumo máximo de calor para calentar el aire infiltrado, tomado de los cálculos según las fórmulas (2) u (1);

Q hogar: todas las emisiones de calor de los electrodomésticos, la iluminación y otras posibles fuentes de calor, que se aceptan para cocinas y viviendas en una cantidad de 21 W por 1 m 2 de superficie calculada.

Coeficientes de absorción de calor α in y coeficientes de transferencia de calor α n

Cálculo de la pérdida de calor a través de la envolvente de los edificios.

Cálculo de la pérdida de calor a través de la envolvente de los edificios.

Para calcular la pérdida de calor de una casa, es necesario conocer la resistencia térmica de elementos tales como: paredes, ventanas, techos, cimientos, etc. Encontrar resistencia termica es necesario conocer la conductividad térmica de los materiales. Considere la ventilación y la infiltración. A continuación lo desglosaremos pieza por pieza.

Considere la estructura de un cubo de 5x5 metros. Los cantos, que son de hormigón de 200 mm de espesor.

Armamos un cubo a partir de 6 caras (paredes). Ver imagen.

La temperatura dentro del cubo es de 25 grados. Desde el exterior -30° C grados. Desde el suelo 6° C.

Por cierto, no mucha gente sabe o entiende que la temperatura proveniente del suelo es de 6 a 7 grados. A una profundidad de 2 metros, esta temperatura se mantiene estable. Me refiero a Rusia, incluso en invierno a una profundidad de 2 metros la temperatura se mantiene por encima de cero durante todo el año. La nieve en la cima aumenta la retención de calor bajo tierra. Y si no tiene nada debajo del piso del primer piso, entonces la temperatura allí tenderá a ser de 6 a 8 grados. Siempre que la base esté aislada y no haya ventilación externa.

Problema, ejemplo de cálculo.

Encuentre la pérdida de calor de una estructura con dimensiones de 5x5x5 metros. Las paredes son de hormigón de 200 mm de espesor.

Primero, calculemos una pared (borde 5x5 m.) S = 25 m 2

R – resistencia térmica (temperatura) a la transferencia de calor. (m·2°C)/W

Rmat – resistencia térmica del material (pared/borde)

Rin – resistencia térmica del aire ubicado cerca de la pared en el interior

La ruta es la resistencia térmica del aire ubicado cerca de la pared de la calle.

a vn – Coeficiente de transferencia de calor de la pared de la habitación

a nar - Coeficiente de transferencia de calor de la pared desde la calle.

Los coeficientes de transferencia de calor a in y a nar se determinaron experimentalmente y siempre se toman como constante en los cálculos: a in = 8,7 W/m 2 ; y nar = 23 W/m 2. Hay excepciones.

Coeficiente de transferencia de calor según SNiP.

Es decir, si se trata de paredes laterales y un techo, entonces se supone que el coeficiente de transferencia de calor es de 23 W/m2. Si está en el interior de una pared exterior o de un techo, entonces se supone que es de 8,7 W/m2.

En cualquier caso, si las paredes están aisladas, el efecto de la transferencia de calor de repente se vuelve insignificante. Es decir, la resistencia del aire cerca de la pared es aproximadamente el 5% de la resistencia de la pared misma. Incluso si comete un error al elegir el coeficiente de transferencia de calor, el resultado de la pérdida total de calor no cambiará más del 5%.

Se conocen todos los valores excepto la resistencia térmica del material (Rmat) - paredes

Encontrar la resistencia térmica del material.

Se sabe que el material de la pared es hormigón, la resistencia térmica se encuentra según la fórmula

Tabla de conductividad térmica de materiales.

La conductividad térmica del hormigón será de 1,2 W/(m °C)

Respuesta: La pérdida de calor de una pared es 4243,8 W.

Calculemos la pérdida de calor desde abajo.

Respuesta: La pérdida de calor hacia abajo es de 1466 W.

En la mayoría de los casos, el diseño inferior se ve así:

Este diseño de aislamiento de cimientos permite lograr el efecto cuando la temperatura debajo del piso cerca del suelo alcanza los 6-8 °C. Esto es en los casos en que la habitación subterránea no está ventilada. Si tiene ventilación subterránea, naturalmente la temperatura disminuirá hasta el nivel del aire ventilado. Ventile el espacio subterráneo si es necesario para evitar que entren gases nocivos a los primeros pisos. Los suelos de agua caliente en la planta baja tienen una capa paraaislante en la estructura, que evita la infiltración de gases nocivos y vapores diversos. Naturalmente, la losa del piso está aislada al valor requerido. Por lo general, están aislados con un material que tiene un espesor de al menos 50-100 mm, algodón o poliestireno expandido.

Volvamos a la tarea

Tenemos 6 paredes, una de las cuales mira hacia abajo. Por tanto, 5 caras están en contacto con el aire -30°C, y la cara que mira hacia abajo está en contacto con el suelo, es decir, 6 grados.

La cantidad total de pérdidas de calor del cubo será:

W 5 caras + W abajo = 4243,8 W 5 + 1466 W = 22685 W

Sugiero utilizar un ejemplo práctico sencillo para el cálculo:

Para un edificio residencial, la ventilación debe calcularse para cada metro cuadradoárea 1 metro cúbico de aire por hora.

Imaginemos que nuestro cubo es un edificio de dos plantas de 5x5 metros. Entonces su superficie será de 50 m2. En consecuencia, su caudal de aire (ventilación) será igual a 50 m3/hora.

Fórmula para calcular la pérdida de calor por ventilación.

Para calcular rápidamente la ventilación, utilizamos el programa:

Respuesta: La pérdida de calor por ventilación es de 921 W.

Requisitos de SNiP para ventilación.

Como resultado, para calcular la pérdida de calor de una casa, es necesario encontrar la pérdida de calor a través de las cercas (paredes) y la ventilación. Por supuesto, en ingeniería térmica hay cálculos más profundos. Por ejemplo, cálculo utilizando infiltración y direcciones cardinales (sur, norte, oeste y este).

Infiltración- Se trata de un flujo de aire desorganizado que ingresa a la habitación a través de fugas en los recintos del edificio bajo la influencia de la presión térmica y del viento, y también, posiblemente, debido al funcionamiento de la ventilación mecánica. La infiltración también se llama permeabilidad al aire.

El cálculo de la infiltración es un cálculo de la permeabilidad al aire de las vallas debido a la presión sobre la pared. La presión sobre la pared se crea por la diferencia de masas de aire. Por lo tanto, para no sobrecargarlo con fórmulas para calcular la permeabilidad al aire, le aconsejo que utilice software, utilizando este programa puedes calcular la infiltración de aire.

También en ingeniería de calefacción, al calcular la pérdida de calor de una casa, se entiende que dependiendo de la posición de las paredes (sur, norte, oeste y este), la pérdida de calor cambia. Y la diferencia entre un muro orientado al sur y un muro orientado al norte: Sólo el 10%.

Es decir, se suma un 10% a las pérdidas existentes a través de la estructura de cerramiento (muro) en el muro norte.

Mesa. Coeficiente adicional para el sentido cardinal

En la práctica, los ingenieros experimentados a menudo no calculan los puntos cardinales, debido a que a veces no hay información sobre la orientación de la pared. Por lo tanto, puedes añadir aproximadamente un 5% de la potencia a la pérdida total de calor.

Pero contaremos como se esperaba:

La pérdida de calor a través de las estructuras envolventes es: 23746 W.

Junto con ventilación: 23746+921=24667 W.

Si añadimos aislamiento en el exterior del cubo: Poliestireno expandido de 100 mm de espesor. Entonces obtenemos lo siguiente.

Respuesta: 432,24 W. Sin aislamiento, se pierden 4243,8 W de calor a través de un muro de hormigón. La diferencia es 10 veces.

Pérdida de calor por las ventanas.

Para calcular la pérdida de calor de las ventanas se utiliza la misma fórmula, pero para determinar la pérdida de calor solo se utiliza el valor de resistencia térmica de una determinada muestra.

Por ejemplo, hay una ventana de 1,4 x 1,4 m con una superficie de 2 metros cuadrados.

Respuesta: Por la ventana se escaparán 167,17 W de calor.

En las casas hay habitaciones sin calefacción, ¿cómo calcular la pérdida de calor en ellas?

Vamos a discutir este tema aquí: Foro calefacción

Enciclopedia de fontanería Cálculo de las pérdidas de calor a través de la envolvente de los edificios.

Cálculo de la pérdida de calor a través de la envolvente de los edificios Cálculo de la pérdida de calor a través de la envolvente de los edificios Para calcular la pérdida de calor de una casa, es necesario conocer la resistencia térmica de dichos elementos

El primer paso para organizar la calefacción de una casa privada es calcular la pérdida de calor. El propósito de este cálculo es descubrir cuánto calor se escapa a través de paredes, pisos, techos y ventanas (comúnmente conocidos como envolturas de edificios) durante las heladas más severas en un área determinada. Al saber cómo calcular la pérdida de calor de acuerdo con las reglas, puede obtener un resultado bastante preciso y comenzar a seleccionar una fuente de calor en función de la potencia.

Fórmulas básicas

Para obtener un resultado más o menos preciso, es necesario realizar cálculos de acuerdo con todas las reglas, un método simplificado (100 W de calor por 1 m² de área) no funcionará aquí. La pérdida total de calor de un edificio durante la estación fría consta de 2 partes:

pérdida de calor a través de estructuras de cerramiento;
Pérdida de energía utilizada para calentar el aire de ventilación.

La fórmula básica para calcular el consumo de energía térmica a través de vallas exteriores es la siguiente:

Q = 1/R x (t in - t n) x S x (1+ ∑β). Aquí:

Q es la cantidad de calor perdida por una estructura de un tipo, W;
R - resistencia térmica del material de construcción, m²°C / W;
S—área de la cerca externa, m²;
t in — temperatura del aire interior, °C;
t n - temperatura más baja ambiente,°C;
β: pérdida de calor adicional, según la orientación del edificio.

La resistencia térmica de las paredes o cubierta de un edificio se determina en función de las propiedades del material con el que están fabricados y del espesor de la estructura. Para hacer esto, use la fórmula R = δ / λ, donde:

λ: valor de referencia de la conductividad térmica del material de la pared, W/(m°C);
δ es el espesor de la capa de este material, m.

Si una pared se construye con 2 materiales (por ejemplo, ladrillo con aislamiento de lana mineral), se calcula la resistencia térmica para cada uno de ellos y se resumen los resultados. La temperatura exterior se selecciona según documentos reglamentarios, y según observaciones personales, internas, según sea necesario. Las pérdidas de calor adicionales son coeficientes determinados por las normas:

Cuando una pared o parte del techo se gira hacia el norte, noreste o noroeste, entonces β = 0,1.
Si la estructura mira al sureste o al oeste, β = 0,05.
β = 0 cuando la valla exterior mira hacia el sur o suroeste.

Orden de cálculo

Para tener en cuenta todo el calor que sale de la casa, es necesario calcular la pérdida de calor de la habitación, cada una por separado. Para ello, se toman medidas de todas las vallas adyacentes al entorno: paredes, ventanas, techo, suelo y puertas.

Punto importante: las mediciones deben tomarse desde el exterior, teniendo en cuenta las esquinas del edificio; de lo contrario, el cálculo de la pérdida de calor de la casa dará un consumo de calor subestimado.

Las ventanas y puertas se miden por la abertura que llenan.

Con base en los resultados de la medición, el área de cada estructura se calcula y se sustituye en la primera fórmula (S, m²). Allí también se inserta el valor R, obtenido dividiendo el espesor de la valla por el coeficiente de conductividad térmica. material de construcción. En el caso de ventanas nuevas de metal-plástico, el valor R le será indicado por un representante del instalador.

Como ejemplo, vale la pena calcular la pérdida de calor a través de paredes de cerramiento de ladrillo de 25 cm de espesor, con una superficie de 5 m² a una temperatura ambiente de -25°C. Se supone que la temperatura interior será de +20°C y que el plano de la estructura mira al norte (β = 0,1). Primero hay que tomar el coeficiente de conductividad térmica del ladrillo (λ) de la literatura de referencia; es igual a 0,44 W/(m°C). Luego, usando la segunda fórmula, se calcula la resistencia a la transferencia de calor. pared de ladrillo 0,25 metros:

R = 0,25 / 0,44 = 0,57 m²°C / W

Para determinar la pérdida de calor de una habitación con esta pared, todos los datos iniciales deben sustituirse en la primera fórmula:

Q = 1 / 0,57 x (20 - (-25)) x 5 x (1 + 0,1) = 434 W = 4,3 kW

Si la habitación tiene una ventana, luego de calcular su área, la pérdida de calor a través de una abertura translúcida debe determinarse de la misma manera. Se repiten las mismas acciones respecto a los pisos, techos y puerta de entrada. Al final, se resumen todos los resultados, después de lo cual puedes pasar a la siguiente habitación.

Medición de calor para calentar aire.

Al calcular la pérdida de calor de un edificio, es importante tener en cuenta la cantidad de energía térmica consumida por el sistema de calefacción para calentar el aire de ventilación. La proporción de esta energía alcanza el 30% de las pérdidas totales, por lo que es inaceptable ignorarla. Puede calcular la pérdida de calor por ventilación de una casa a través de la capacidad calorífica del aire utilizando una fórmula popular de un curso de física:

Q aire = cm (t in - t n). En eso:

Q aire: calor consumido por el sistema de calefacción para calentar el aire suministrado, W;
t in y t n - lo mismo que en la primera fórmula, °C;
m es el flujo másico de aire que ingresa a la casa desde el exterior, kg;
c es la capacidad calorífica de la mezcla de aire, igual a 0,28 W / (kg °C).

Aquí se conocen todas las cantidades, excepto el caudal másico de aire durante la ventilación de los locales. Para no complicar su tarea, conviene aceptar la condición de que el aire ambiente de toda la casa se renueve una vez cada hora. Luego, el caudal de aire volumétrico se puede calcular fácilmente sumando los volúmenes de todas las habitaciones y luego es necesario convertirlo en flujo de aire masivo a través de la densidad. Dado que la densidad de la mezcla de aire cambia según su temperatura, debe tomar el valor apropiado de la tabla:

m = 500 x 1,422 = 711 kg/hora

Calentar tal masa de aire a 45°C requerirá la siguiente cantidad de calor:

Q aire = 0,28 x 711 x 45 = 8957 W, que es aproximadamente igual a 9 kW.

Al final de los cálculos, los resultados de las pérdidas de calor a través de vallas exteriores se suman a las pérdidas de calor por ventilación, lo que da el total carga térmica al sistema de calefacción del edificio.

Los métodos de cálculo presentados se pueden simplificar si las fórmulas se ingresan en Excel en forma de tablas con datos, esto acelerará significativamente el cálculo.

Cálculo de la pérdida de calor a través de la envolvente de los edificios.

MÉTODO REGULADOR PARA CÁLCULO DE LA PÉRDIDA DE CALOR A TRAVÉS DE ESTRUCTURAS DE CERRAMIENTO

Conferencia 8. Objeto de la conferencia: Cálculo de pérdidas de calor básicas y adicionales a través de diversas estructuras de cerramiento.

Las pérdidas de calor estimadas a través de cercas se determinan mediante una fórmula que tiene en cuenta las principales pérdidas de calor en modo estacionario y las adicionales, determinadas en fracciones de unidad de las básicas:

Límite Q = å(F i / R o i pr)(t p - t n) n i (1 + åb i), (6.1)

Dónde R o i pr– resistencia reducida a la transferencia de calor de la cerca, teniendo en cuenta la heterogeneidad de las capas en el espesor de la estructura de la pared (huecos, nervaduras, conexiones);

n yo– coeficiente que tiene en cuenta la disminución real de la diferencia de temperatura calculada (tp-tn) para vallas que separan una habitación con calefacción de una sin calefacción (sótano, ático, etc.). Determinado según SNiP ʼʼEquipo de calefacción de edificiosʼʼ;

b yo– coeficiente que tiene en cuenta la pérdida adicional de calor a través de las vallas;

F yo– área de la valla;

tp– temperatura ambiente, al calcular en condiciones de calentamiento por convección se toma t p = t en, que se da en SNiP para un área de trabajo de hasta 4 m de altura. En locales industriales con una altura superior a 4 m, debido al desnivel de temperatura en altura, se acepta lo siguiente: para el piso y cercas verticales a una altura de hasta 4 m del suelo: la temperatura normalizada en el área de trabajo t r.z; para paredes y ventanas ubicadas a más de 4 m del piso: temperatura promedio del aire a la altura de la habitación: t av = (t r.z + t c) / 2; para revestimientos y claraboyas – temperatura del aire en la zona superior t en.w.(con aire calentado 3 o C por encima de la temperatura en el área de trabajo); en otros casos: t v.z = t r.z + D(h - 4);

t norte = t norte.5– temperatura de diseño del aire exterior para calefacción.

El intercambio de calor entre habitaciones adyacentes se tiene en cuenta solo si la diferencia de temperatura en ellas es de 3 grados o más.

6.1.1 Determinar la temperatura en una habitación sin calefacción

Normalmente, la temperatura en habitaciones sin calefacción no se calcula para determinar la pérdida de calor. (La pérdida de calor se determina utilizando la fórmula anterior (6.1) teniendo en cuenta el coeficiente norte).

De suma importancia, esta temperatura debe determinarse a partir de la ecuación balance de calor:

Pérdida de calor de una habitación con calefacción a una sin calefacción:

Q 1 =å(F 1 / R 1) (t en - t nx);

Pérdida de calor en una habitación sin calefacción:

Q 2 =å(F 2 / R 2) (t nx - t n);

, (6.2)

Dónde t nx– temperatura de una habitación sin calefacción (vestíbulo, sótano, ático, linterna);

å R 1 , åF 1– coeficientes de resistencia a la transferencia de calor y área de vallas internas (pared, puerta);

å R 2 , åF 2– coeficientes de resistencia a la transferencia de calor y área de vallas exteriores (puertas exteriores, paredes, techo, suelo).

6.1.2 Determinación de la superficie de diseño de la cerca.

El área de la cerca y las dimensiones lineales de las cercas se calculan sobre la base de pautas reglamentarias que, cuando se utilizan las fórmulas más simples, permiten tener en cuenta, hasta cierto punto, la complejidad de la transferencia de calor. proceso.

El diagrama para medir vallas se muestra en la Figura 6.1.

6.1.2 Casos especiales para determinar la pérdida de calor.

a) Cálculo de la pérdida de calor a través de suelos no aislados.

Se consideran no aislados los suelos situados directamente sobre el terreno y aquellos cuya estructura, independientemente de su espesor, esté formada por capas de materiales cuyo coeficiente de conductividad térmica sea l ³ 1,163 W / (m 2 K).

Teniendo en cuenta la pequeña proporción de la pérdida de calor a través del suelo en la pérdida total de calor de la habitación, se utiliza un método de cálculo simplificado. La superficie del suelo se divide en zonas de 2 m de ancho, paralelas a la línea de la pared exterior y numeradas a partir de la pared exterior. El cálculo se realiza según la fórmula (6.1), tomando: norte yo (1 + åb yo) = 1.

ro pr aceptar: para zona I R n.p.= 2,1; para la zona II R n.p.= 4,3; para la zona III R n.p.= 8,6; para la zona IV R n.p.=14,2 Km2/W.

La superficie del suelo en la zona I en la esquina se tiene en cuenta dos veces, ya que tiene una mayor pérdida de calor.

El desglose en zonas se muestra en la Figura 6.2.

b) Determinación de las pérdidas de calor a través de forjados sobre vigas y suelos aislados.

Las pérdidas de calor también se calculan por zonas, pero teniendo en cuenta el entrehierro (d=150 - 300 mm y Rch=0,24 K m 2 /W), y la resistencia condicional de cada zona está determinada por la fórmula:

R l = 1,18 R paquete, (6.3)

Dónde r.p.- resistencia térmica del suelo aislado,

R u.p = R n.p + åd us / l us; (6.4)

c) Determinación de la pérdida de calor a través de vallas durante la condensación de vapor de agua sobre ellas.

En habitaciones con alta humedad relativa (baños, lavanderías, piscinas y algunos talleres de empresas industriales) se produce condensación de vapor de agua, que no se puede eliminar. En este caso, la pérdida de calor aumenta en Q en = En r,

Dónde EN– cantidad de vapor de condensación;

r- calor latente de vaporización.

Es decir, la pérdida total de calor aumenta debido a un aumento en la temperatura de la superficie y el coeficiente de transferencia de calor, y la pérdida de calor está determinada por la fórmula:

Q k = K k F (t en - t n) n (1 + åb). (6.5)

Coeficiente k k determinado en una entrada+k= 15 W / (m 2 K). 6 .2 Pérdida adicional de calor a través de vallas

Las principales pérdidas de calor (en b = 0) no se tienen en cuenta: la influencia de la infiltración, el efecto de la radiación solar, la radiación de las superficies de las vallas hacia el cielo, los cambios de temperatura a lo largo de la altura, el aire frío que se precipita a través de las aberturas. Estas pérdidas adicionales las tienen en cuenta los aditivos:

1) la adición para la orientación a lo largo de los lados del horizonte para todas las cercas verticales e inclinadas externas se toma de acuerdo con el diagrama de la Figura 6.3.

Si hay dos o más paredes exteriores cerca de la habitación, se aumentan los complementos para la orientación a lo largo de los lados del horizonte:

a) para uso público, administrativo y doméstico. edificios industriales– en 0,05;

b) en proyectos estándar – en 0,13;

c) en los edificios residenciales, los aditivos no aumentan y las pérdidas de calor se compensan aumentando la temperatura en estas habitaciones en 2 K;

2) para cercas ubicadas horizontalmente, se introduce un aditivo de 0,05 para pisos sin calefacción del 1er piso sobre áreas subterráneas frías en áreas con t n.5 menos 40 o C y menos;

3) complemento para la entrada de aire frío a través de puertas exteriores (no equipadas con cortinas de aire) cuando se abren brevemente a una altura de edificio de H, m: para puertas triples con dos vestíbulos aditivos ( b) son iguales a 0,2N; para puertas dobles con vestíbulo - 0,27N; para puertas dobles sin vestíbulo - 0,34N. Vale decir que para puertas exteriores en ausencia de vestíbulo, portal o cortina térmica, el recargo es 3, y en presencia de vestíbulo – 1.

4) los aumentos de altura para habitaciones con una altura superior a 4 m serán iguales a 0,02 por cada metro de altura superior a 4 m, pero no más de 0,15. Para escaleras no se aceptan aumentos de altura.

Preguntas y tareas de autocontrol sobre el tema 6.

Cálculo de la pérdida de calor a través de estructuras de cerramiento: concepto y tipos. Clasificación y características de la categoría "Cálculo de pérdidas de calor por envolventes de edificios" 2017, 2018.