CÀLCUL D'ENGINYERIA TÈRMICA D'ESTRUCTURES ENVOLUPAT

Càlcul d'enginyeria tèrmica

Els sistemes de calefacció estan dissenyats per compensar la pèrdua de calor a través de les embolcalls de l'edifici: parets exteriors, terres, sostres. Quan es realitza el càlcul d'enginyeria tèrmica, es tenen en compte els factors següents:

1. temperatura mitjana anual i humitat de l'aire exterior d'acord amb la zona climàtica;
2. direcció i força dels vents;
3. gruix de les estructures externes de l'edifici i coeficient de conductivitat tèrmica del material;
4. disponibilitat d'obertures de finestres i portes, característiques del vidre;
5. la presència d'àtics i soterranis per a les plantes primer i superior.

Només és possible seleccionar correctament els dispositius finals d'enginyeria tèrmica si es tenen en compte tots els paràmetres enumerats. En fer càlculs, és millor sobreestimar lleugerament els indicadors, en cas contrari, la manca d'energia tèrmica pot comportar la necessitat de refer tot el sistema en conjunt.

Quan es calculen els càlculs d'enginyeria tèrmica, els indicadors depenen millor.

És possible triar els dispositius necessaris per a aquest esquema de calefacció, en particular, els radiadors, segons els resultats d'un càlcul d'enginyeria tèrmica. D'acord amb SNiP 41-01-2003 "Calefacció i ventilació", la potència específica recomanada per a locals residencials és de 100 W per 1 m². àrea total amb una alçada del sostre no superior a 3000 mm. Aquest valor es corregeix mitjançant coeficients especials.

Com tenir en compte tots els factors per a un càlcul precís de la potència necessària dels dispositius de calefacció? Cal tenir en compte que la presència d'una o dues finestres a l'habitació augmenta la pèrdua de calor en un 20-30%.

Si es troben al nord o al costat del vent, la correcció es pot augmentar amb seguretat un 10%.

Important! Els radiadors estan dissenyats per compensar la pèrdua de calor i els seus paràmetres s'han de calcular amb cert marge

1 La seqüència general de realització del càlcul tèrmic

1. V
   d'acord amb el paràgraf 4 d'aquest manual
   determinar el tipus d'edifici i les condicions, segons
   que s'hauria de comptar R_Otr.

2. Definir
   R_Otr:

• activat
  fórmula (5), si es calcula l'edifici
  per a sanitaris i higiènics i còmodes
  condicions;

• activat
  fórmula (5a) i taula. 2 si el càlcul ha de ser
  es durà a terme en funció de les condicions d'estalvi energètic.

1. Composar
   equació de resistència total
   estructura de tancament amb un
   desconegut per la fórmula (4) i igualar
   seva R_Otr.

2. Calcular
   gruix desconegut de la capa d'aïllament
   i determinar el gruix total de l'estructura.
   En fer-ho, cal tenir en compte el típic
   gruixos de paret exterior:

• gruix
  les parets de maó han de ser múltiples
  mida de maó (380, 510, 640, 770 mm);

• gruix
  S'accepten panells de paret exteriors
  250, 300 o 350 mm;

• gruix
  S'accepten panells sandvitx
  igual a 50, 80 o 100 mm.

Càlcul d'intercanviadors de calor i diversos mètodes per a la compilació del balanç de calor

Quan es calculen els intercanviadors de calor, es poden utilitzar mètodes interns i externs per compilar el balanç de calor. El mètode intern utilitza capacitats de calor. El mètode extern utilitza els valors d'entalpies específiques.

Quan s'utilitza el mètode intern, la càrrega de calor es calcula mitjançant diferents fórmules, depenent de la naturalesa dels processos d'intercanvi de calor.

Si l'intercanvi de calor es produeix sense transformacions químiques i de fase i, en conseqüència, sense alliberament ni absorció de calor.

En conseqüència, la càrrega de calor es calcula mitjançant la fórmula

Si durant el procés d'intercanvi de calor es produeix la condensació de vapor o el líquid s'evapora, es produeixen reaccions químiques, s'utilitza una altra forma per calcular el balanç de calor.

Quan s'utilitza el mètode extern, el càlcul del balanç de calor es basa en el fet que una quantitat igual de calor entra i surt de l'intercanviador de calor durant alguna unitat de temps.
Si el mètode intern utilitza dades sobre processos d'intercanvi de calor a la pròpia unitat, el mètode extern utilitza dades d'indicadors externs.

Per calcular el balanç de calor pel mètode extern, s'utilitza la fórmula
.

Per Q1 s'entén la quantitat de calor que entra a la unitat i se'n surt per unitat de temps.
Amb això s'entén l'entalpia de les substàncies que entren i surten de l'agregat.

També podeu calcular la diferència d'entalpia per determinar la quantitat de calor que s'ha transferit entre diferents medis. Per a això s'utilitza la fórmula.

Si es va produir alguna transformació química o de fase durant la transferència de calor, s'utilitza la fórmula.

Requisits tècnics per a dispositius d'enginyeria tèrmica

Com triar els radiadors d'acer o d'alumini més adequats per a condicions específiques donades. Els requisits tècnics generals per als dispositius de calefacció s'estableixen per GOST 31311-2005. Aquest document estableix els conceptes bàsics i els seus indicadors nominals. La temperatura màxima del refrigerant per als aparells d'aigua és de 70 ° C amb un cabal d'almenys 60 kg per minut i una pressió d'1 atm.

En comprar un radiador, és important estudiar la seva documentació tècnica. La resposta a la pregunta de quins dispositius triar per als sistemes de calefacció, i en particular els radiadors, es pot obtenir després d'un estudi acurat de la seva documentació tècnica.

Les proves de passaport es realitzen al fabricant, els resultats de les quals es reflecteixen a les publicacions oficials d'informació del fabricant

La resposta a la pregunta de quins dispositius triar per als sistemes de calefacció, i en particular els radiadors, es pot obtenir després d'un estudi acurat de la seva documentació tècnica. Les proves de passaport es realitzen al fabricant, els resultats de les quals es reflecteixen a les publicacions oficials d'informació del fabricant.

Els empleats de les empreses operatives poden donar recomanacions sobre quins dispositius són els millors per a sistemes de calefacció específics. La presència d'un revestiment exterior resistent a la calor no només té un valor decoratiu, sinó que també protegeix les peces metàl·liques de la corrosió. Els requisits de qualitat d'aquests recobriments es determinen d'acord amb les normes de les autoritats de supervisió sanitària i han de complir els requisits de GOST 9.032-74 (classe no inferior a IV).

Important! Els equips dels sistemes de calefacció d'edificis no han de tenir cantonades i vores afilades que puguin ferir una persona si es manipulen amb imprudència. S'ha de prestar especial atenció a aquest tema a l'hora de triar equips per a escoles, llars d'infants i hospitals.

Determinació del gruix de l'aïllament de la paret

Determinació del gruix de l'envoltant de l'edifici. Dades inicials:

1. Àrea de construcció - Sredny
2. Finalitat de l'edifici - Residencial.
3. Tipus de construcció: tres capes.
4. Humitat de l'habitació estàndard - 60%.
5. La temperatura de l'aire interior és de 18 °C.

número de capa	Nom de la capa	gruix
1	Guix	0,02
2	Maçoneria (caldero)	X
3	Aïllament (poliestirè)	0,03
4	Guix	0,02

2 Procediment de càlcul.

Realitzo el càlcul d'acord amb SNiP II-3-79 * "Normes de disseny. Enginyeria tèrmica de la construcció”

A) Determino la resistència tèrmica requerida R_{o(tr) segons la fórmula:}

R_{o(tr)=n(tv-tn)/(Δtn*αv) , on n és el coeficient que s'escull tenint en compte la ubicació de la superfície exterior de l'estructura de tancament en relació amb l'aire exterior.}

n=1

tн és la taxa d'hivern calculada a l'exterior, presa d'acord amb el paràgraf 2.3 de la SNiPa "Enginyeria de calefacció de construcció".

Accepto condicionalment 4

Determino que tн per a una condició donada es pren com la temperatura calculada del primer dia més fred: tн=t_{x(3) ; tx(1)=-20°C; tx(5)=-15°С.}

t_{x(3)=(tx(1) + tx(5))/2=(-20+(-15))/2=-18°C; tn = -18°С.}

Δtn és la diferència estàndard entre l'aire d'estany i l'estany de la superfície de l'estructura de tancament, Δtn = 6 °C segons la taula. 2

αv - coeficient de transferència de calor de la superfície interior de l'estructura de la tanca

αv=8,7 W/m2°C (segons la taula 4)

R_{o(tr)=n(tv-tn)/(Δtn*αv)=1*(18-(-18)/(6*8,7)=0,689(m2°C/W)}

B) Determineu R_O=1/αv+R₁+R₂+R₃+1/αn , on αn és el factor de transferència de calor, per a les condicions hivernals de la superfície de tancament exterior. αн=23 W/m2°С segons la taula. 6 #capa

	Nom del material	número d'article	ρ, kg/m3	σ, m	λ	S
1	Morter de sorra de calç	73	1600	0,02	0,7	8,69
2	Kotelets	98	1600	0,39	1,16	12,77
3	Espuma de poliestiren	144	40	X	0,06	0,86
4	Morter complex	72	1700	0,02	0,70	8,95

Per omplir la taula, determino les condicions de funcionament de l'estructura de tancament, en funció de les zones d'humitat i del règim humit del local.

1 El règim d'humitat del local és normal segons la taula. un

2 Zona d'humitat - seca

Determino les condicions de funcionament → A

R₁₌σ₁/λ₁\u003d 0,02/0,7 \u003d 0,0286 (m2 °C/W)

R₂=σ₂/λ₂=0,39/1,16= 0,3362

R₃=σ₃/λ₃ =X/0,06 (m2°C/W)

R₄=σ₄/λ₄ \u003d 0,02/0,7 \u003d 0,0286 (m2 °C/W)

R_O=1/αv+R₁+R₂+1/αn = 1/8,7+0,0286 + 0,3362+X/0,06 +0,0286+1/23 = 0,518+X/0,06

Accepto R_O= R_{o(tr)=0,689m2°C/W}

0,689=0,518+X/0,06

X_tr\u003d (0,689-0,518) * 0,06 \u003d 0,010 (m)

Accepto constructivament σ_{1(f)=0,050 m}

R_{1(φ)= σ1(f)/ λ1=0,050/0,060=0,833 (m2°C/W)}

3 Determino la inèrcia de l'envolupant de l'edifici (massivitat).

D=R₁*S₁+ R₂*S₂+ R₃*S₃=0,029*8,69+0,3362*12,77+0,833*0,86+0,0286*8,95 = 5,52

Conclusió: l'estructura de tancament de la paret està feta de pedra calcària ρ = 2000kg/m3, de 0,390 m de gruix, aïllada amb plàstic d'escuma de 0,050 m de gruix, que garanteix les condicions normals de temperatura i humitat del local i compleix els requisits sanitaris i higiènics per a aquests. .

Classificació dels equips per a sistemes de calefacció

Els radiadors d'acer són els més comuns i tenen un preu assequible.

Per triar els aparells de calefacció de qualitat adequats, cal tenir una idea sobre aquest tema. El sector de la construcció ofereix una àmplia gamma d'equips de calefacció. La transferència de calor dels dispositius a l'entorn es produeix a causa de la radiació i la convecció.

Hi ha diversos tipus d'equips utilitzats en diferents sistemes de calefacció. Com triar radiadors d'alta qualitat? La classificació dels equips es realitza segons diversos criteris, inclosos els materials utilitzats en la producció, el disseny, el mètode d'instal·lació i altres característiques.

Els consultors de vendes professionals dels supermercats de construcció ajudaran a respondre la pregunta de quins dispositius de calefacció són millors. Els més estesos són els dispositius d'enginyeria tèrmica d'acer, que es caracteritzen per un cost relativament baix i unes característiques de resistència acceptables.

Es fabriquen d'acord amb els requisits de GOST 19904-90.

Les bateries fetes de perfil d'alumini extrusionat o fosa han demostrat ser bones. La tecnologia de la seva producció està determinada per GOST 8617-81. el gruix mínim de la paret ha de ser com a mínim d'un mil·límetre i mig. Això s'ha de tenir en compte a l'hora de seleccionar equips per a la calefacció d'espais.

A l'oci

Càlcul termotècnic de sistemes de calefacció

La necessitat de càlcul d'enginyeria tèrmica dels sistemes de calefacció (així com d'altres elements i estructures) sorgeix en cas d'una gran revisió i modernització dels edificis.

La rellevància de dur a terme aquests treballs a les instal·lacions ha augmentat en els últims anys a causa del gran desgast dels edificis construïts als anys soviètics. Els sistemes de calefacció amb què es dotaven els edificis fa deu anys, i encara s'estan equipant, estan dissenyats de manera que no permeten una distribució eficient de la calor entre les plantes i els elements individuals dels sistemes de l'interior de l'edifici.

En termes senzills, en algunes parts del sistema de calefacció es pot emetre massa calor, mentre que en altres no és suficient. Com a resultat, alguns dels apartaments reben un excés d'oferta, que permet als residents viure amb les finestres obertes fins i tot a l'hivern. I viceversa: alguns apartaments es congelen perquè no reben prou calor.

Per eliminar aquestes mancances permetrà l'enginyeria tèrmica i la imatge tèrmica de les estructures d'edificis i estructures http://www.disso.spb.ru/?item=9.

En la primera etapa, es fan mesures: es realitza una enquesta i els especialistes-enginyers reben alguna cosa com aquest mapa. Mostra zones amb diferents condicions tèrmiques dels edificis i permet corregir els defectes existents.

El següent pas és realitzar un càlcul d'enginyeria tèrmica que us permeti resoldre el problema de la distribució uniforme de la calor a la casa. Cada instal·lació gestiona aquesta tasca de manera diferent. En alguns casos, cal aïllar la casa, per dur a terme un revestiment amb aïllament. En altres casos, cal equilibrar els sistemes de calefacció, modernitzar els sistemes d'enginyeria existents d'ITP.

L'enquesta tèrmica revelarà defectes de calefacció i indicarà als enginyers i dissenyadors quins elements estructurals requereixen un recàlcul. En el futur, la modernització es porta a terme mitjançant tecnologies modernes i equips de calefacció moderns.

Vistes: 787

Data: 25 de febrer de 2014

A l'hora d'escollir radiadors, val la pena tenir en compte tots els factors que els afecten.

Mantenir un règim de temperatura i humitat còmode a les instal·lacions residencials o altres en les condicions climàtiques del nostre país és impossible sense sistemes de calefacció. Els esquemes més estesos amb un refrigerant intermedi, que pot ser tant centralitzat com autònom.

Els dispositius finals d'aquests sistemes són dispositius de calefacció que duen a terme processos d'intercanvi de calor a les instal·lacions.

La pregunta: com triar els radiadors de calefacció, tenint en compte tots els factors, és bastant complicat i requereix una consideració detallada.

2 Exemple 1

Calcular
gruix de la paret exterior d'un edifici residencial,
situat a la ciutat de Topki, Kemerovo
àrees.

A.
Dades inicials

1. Estimat
   temperatura dels cinc més freds
   dies

t_n=
-39 oС
(Taula 1 o apèndix 1 d'aquest manual);

1. Mitjana
   temperatura del període de calefacció
   t_{des de.per.}=
   -8,2 °C
   (vegeu ibid.);

2. Durada
   període de calefacció z_{des de.per.}=
   235 dies (ibid.);

3. Estimat
   temperatura de l'aire interior t_v=
   +20 oС,

relatiu
humitat de l'aire interior φ=
55%

(cm.
apèndix 2 d'aquest manual);

1. Humitat
   Mode d'habitació - normal (Taula 1
   );

2. Zona
   humitat - sec (aprox. 1 *);

3. Condicions
   operació - A (ap. 2).

Arròs.
2. Esbós de disseny de paret

taula
7. Termotècnic
característiques del material (activat
adj. 3*, subjecte a l'operació A)

Nom
materialγ,
kg/m3
adj.3*
δ,
mλ,
W/(m °C),
adj.3*,

m2 °C/W
1.	Ciment-sorra solució	1800	0,02	0,76	0,026
2.	Maó buit ceràmic sobre ciment-sorra solució	1400	0,12	0,52	0,23

Nom
materialγ,
kg/m3
adj.3* δ,
mλ,
W/(m °C),
adj.3*,

m2 °C/W
3.	Plaques llana mineral sobre sintètica enquadernador	50	δ3	0,052	δ3/0,052
4.	Maó buit ceràmic sobre ciment-sorra solució	1400	0,38	0,52	0,73
5.	Sorra de calç solució	1600	0,015	0,7	0,021

B.
Procediment de càlcul

1.
D'acord amb la clàusula 4.1. i 4.2 requerit
resistència a la transferència de calor d'un determinat
els edificis s'han de determinar a partir de les condicions
estalvi energètic segons
graus dies de calefacció
segons la fórmula (5a):

GSOP
= (t_v—
t_{des de.per.})z_{des de.per.}

GSOP
= (20-(-8,2))·235 = 6627.

.
Resistència requerida (reduïda).
transferència de calor de condicions d'estalvi d'energia
determinat per interpolació segons la taula. 2 (o
pestanya. 1b)

R_Otr=
3,72 (m2
oC/W).

.
Resistència tèrmica total
l'estructura de tancament està determinada per
fórmula (3):

;

on
α_v=
8,7 W/(m2 °C)
(Taula 4*, vegeu també la Taula 4 del manual);

α_n=
23 W/(m2 °C)
(Taula 6 *, vegeu també la Taula 5 del manual).

R_oR_Otr

R_O
=
1/8,7 + 0,026 + 0,23 + δ₃/0,052
+ 0,73 + 0,021 + 1/23 = 3,72

δ₃=
0,13 (m)

.
Tenint en compte el gruix modular del maó
maçoneria acceptar
gruix de l'aïllament de llana mineral
plaques iguals a 0,14 m.
A continuació, el gruix total de les parets exteriors sense
comptabilitzar les capes d'acabat serà de 0,64 m
(2,5 maons).

Anem a gastar
càlcul de verificació de la tèrmica total
Resistència estructural:

R_O
=
1/8,7 + 0,026 + 0,23 + 0,14/0,052 + 0,73 + 0,021 + 1/23 =3,85

R_O
=
3,85 > R_Otr
=
3,72

Conclusió:
disseny acceptat de parets exteriors
compleix els requisits tèrmics.