CÁLCULO TÉRMICO DE ESTRUCTURAS ENVOLVENTES

Cálculo de ingeniería térmica

Los sistemas de calefacción están diseñados para compensar la pérdida de calor a través de las envolventes de los edificios: paredes exteriores, suelos, techos. Al realizar cálculos de ingeniería térmica, se tienen en cuenta los siguientes factores:

temperatura y humedad media anual del aire exterior según la zona climática;
dirección y fuerza de los vientos;
espesor de las estructuras de construcción externas y coeficiente de conductividad térmica del material;
disponibilidad de aberturas de ventanas y puertas, características del acristalamiento;
la presencia de áticos y sótanos para los pisos primero y superior.

Es posible seleccionar correctamente los dispositivos finales de ingeniería térmica solo si se tienen en cuenta todos los parámetros enumerados. Al realizar cálculos, es mejor sobrestimar ligeramente los indicadores, de lo contrario, la falta de energía térmica puede llevar a la necesidad de rehacer todo el sistema en su conjunto.

Al calcular los cálculos de ingeniería térmica, los indicadores dependen mejor.

Es posible elegir los dispositivos necesarios para este esquema de calefacción, en particular, los radiadores, de acuerdo con los resultados de un cálculo de ingeniería térmica. De acuerdo con SNiP 41-01-2003 "Calefacción y ventilación", la potencia específica recomendada para locales residenciales es de 100 W por 1 m2. área total con una altura de techo de no más de 3000 mm. Este valor se corrige mediante coeficientes especiales.

¿Cuál es la mejor manera de tener en cuenta todos los factores para un cálculo preciso de la potencia requerida de los dispositivos de calefacción? Cabe señalar que la presencia de una o dos ventanas en la habitación aumenta la pérdida de calor en un 20-30%.

Si están ubicados en el norte o en el lado ventoso, entonces la corrección se puede aumentar de manera segura en otro 10%.

¡Importante! Los radiadores están diseñados para compensar la pérdida de calor y sus parámetros deben calcularse con cierto margen.

1 La secuencia general de realizar el cálculo térmico

V
de acuerdo con el párrafo 4 de este manual
determinar el tipo de edificación y las condiciones, según
que debe ser contado R_Otr.
Definir
R_Otr:

sobre
fórmula (5), si el edificio se calcula
para sanitario e higiénico y cómodo
condiciones;
sobre
fórmula (5a) y tabla. 2 si el cálculo debe
se llevará a cabo sobre la base de las condiciones de ahorro de energía.

Componer
ecuación de resistencia total
estructura envolvente con una
desconocido por la fórmula (4) e igualar
su R_Otr.
Calcular
espesor desconocido de la capa de aislamiento
y determinar el espesor total de la estructura.
Al hacerlo, es necesario tener en cuenta las típicas
espesores de pared exterior:

grosor
las paredes de ladrillo deben ser un múltiplo
tamaño de ladrillo (380, 510, 640, 770 mm);
grosor
Se aceptan paneles de pared exterior
250, 300 o 350 mm;
grosor
Se aceptan paneles sándwich
igual a 50, 80 o 100 mm.

Cálculo de intercambiadores de calor y varios métodos para compilar el balance de calor.

Al calcular los intercambiadores de calor, se pueden usar métodos internos y externos para compilar el balance de calor. El método interno utiliza capacidades caloríficas. El método externo utiliza los valores de entalpías específicas.

Cuando se usa el método interno, la carga de calor se calcula usando diferentes fórmulas, dependiendo de la naturaleza de los procesos de intercambio de calor.

Si el intercambio de calor ocurre sin ninguna transformación química y de fase y, en consecuencia, sin liberación o absorción de calor.

En consecuencia, la carga de calor se calcula mediante la fórmula

Si durante el proceso de intercambio de calor se produce condensación de vapor o se evapora el líquido, se produce alguna reacción química, entonces se utiliza otra forma para calcular el balance de calor.

Cuando se utiliza el método externo, el cálculo del balance de calor se basa en el hecho de que una cantidad igual de calor entra y sale del intercambiador de calor durante una unidad de tiempo.
Si el método interno utiliza datos sobre los procesos de intercambio de calor en la propia unidad, el método externo utiliza datos de indicadores externos.

Para calcular el balance de calor por el método externo, se utiliza la fórmula
.

Por Q1 se entiende la cantidad de calor que entra y sale de la unidad por unidad de tiempo.
Por esto se entiende la entalpía de las sustancias que entran y salen del agregado.

También puede calcular la diferencia de entalpía para determinar la cantidad de calor que se ha transferido entre diferentes medios. Para esto, se utiliza la fórmula.

Si se produjo alguna transformación química o de fase durante la transferencia de calor, se utiliza la fórmula.

Requisitos técnicos para dispositivos de ingeniería térmica.

Cómo elegir los radiadores de acero o aluminio más adecuados para determinadas condiciones específicas. Los requisitos técnicos generales para los dispositivos de calefacción están establecidos por GOST 31311-2005. Este documento establece los conceptos básicos y sus indicadores nominales. La temperatura máxima del refrigerante para aparatos de agua es de 70 °C a un caudal de al menos 60 kg por minuto y una presión de 1 atm.

Al comprar un radiador, es importante estudiar su documentación técnica. La respuesta a la pregunta de qué dispositivos elegir para los sistemas de calefacción, y en particular los radiadores, se puede obtener después de un estudio cuidadoso de su documentación técnica.

Las pruebas de pasaporte se llevan a cabo en el fabricante, cuyos resultados se reflejan en las publicaciones oficiales de información del fabricante.

La respuesta a la pregunta de qué dispositivos elegir para los sistemas de calefacción, y en particular los radiadores, se puede obtener después de un estudio cuidadoso de su documentación técnica. Las pruebas de pasaporte se llevan a cabo en el fabricante, cuyos resultados se reflejan en las publicaciones oficiales de información del fabricante.

Los empleados de las empresas operativas pueden dar recomendaciones sobre qué dispositivos son los mejores para sistemas de calefacción específicos. La presencia de un revestimiento exterior resistente al calor no solo tiene un valor decorativo, sino que también protege las piezas metálicas de la corrosión. Los requisitos de calidad para dichos recubrimientos se determinan de acuerdo con los estándares de las autoridades de supervisión sanitaria y deben cumplir con los requisitos de GOST 9.032-74 (clase no inferior a IV).

¡Importante! El equipo de los sistemas de calefacción de edificios no debe tener esquinas ni bordes afilados que puedan lesionar a una persona si se maneja sin cuidado. Se debe prestar especial atención a este problema al elegir equipos para escuelas, jardines de infancia y hospitales.

Determinación del grosor del aislamiento de la pared.

Determinación del espesor de la envolvente del edificio. Datos iniciales:

Área de construcción - Sredny
Finalidad del edificio - Residencial.
Tipo de construcción - de tres capas.
Humedad ambiente estándar - 60%.
La temperatura del aire interior es de 18°C.

número de capa	Nombre de la capa	grosor
1	Yeso	0,02
2	Albañilería (caldero)	X
3	Aislamiento (poliestireno)	0,03
4	Yeso	0,02

2 Procedimiento de cálculo.

Realizo el cálculo de acuerdo con SNiP II-3-79 * “Estándares de diseño. Ingeniería térmica de la construcción”

A) Determino la resistencia térmica requerida R_{o(tr) según la fórmula:}

R_{o(tr)=n(tv-tn)/(Δtn*αv) , donde n es el coeficiente que se elige teniendo en cuenta la ubicación de la superficie exterior de la estructura de cerramiento en relación con el aire exterior.}

n=1

tн es el tair de invierno calculado en el exterior, tomado de acuerdo con el párrafo 2.3 de SNiPa "Ingeniería de calefacción de construcción".

Acepto condicionalmente 4

Determino que tн para una condición dada se toma como la temperatura calculada del primer día más frío: tн=t_{x(3) ; t_{x(1)=-20°C; t_{x(5)=-15°С.}}}

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

Δtn es la diferencia estándar entre el aire de estaño y el estaño de la superficie de la estructura envolvente, Δtn=6°C según la tabla. 2

αv - coeficiente de transferencia de calor de la superficie interior de la estructura de la cerca

αv=8,7 W/m2°C (según Tabla 4)

R_{o(tr)=n(tv-tn)/(Δtn*αv)=1*(18-(-18)/(6*8.7)=0.689(m2°C/W)}

B) Determinar R_O=1/αv+R₁+R₂+R₃+1/αn , donde αn es el factor de transferencia de calor, para condiciones invernales de la superficie envolvente exterior. αн=23 W/m2°С según la tabla. 6#capa

	Nombre del material	número de artículo	r, kg/m3	σ, metro	λ	S
1	Mortero de cal y arena	73	1600	0,02	0,7	8,69
2	Kotelets	98	1600	0,39	1,16	12,77
3	espuma de poliestireno	144	40	X	0,06	0,86
4	mortero complejo	72	1700	0,02	0,70	8,95

Para completar la tabla, determino las condiciones de operación de la estructura de cerramiento, dependiendo de las zonas de humedad y el régimen húmedo en el local.

1 El régimen de humedad del local es normal según tabla. una

2 Zona de humedad - seco

Determino las condiciones de funcionamiento → 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

acepto 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)

Acepto constructivamente σ_1(f)=0.050m

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

3 Determino la inercia de la envolvente del edificio (masividad).

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

Conclusión: la estructura de cerramiento del muro es de piedra caliza ρ = 2000kg/m3, de 0,390 m de espesor, aislada con espuma plástica de 0,050 m de espesor, lo que asegura las condiciones normales de temperatura y humedad del local y cumple con las exigencias sanitarias e higiénicas del mismo .

Clasificación de equipos para sistemas de calefacción.

Los radiadores de acero son los más habituales y tienen un precio asequible.

Para elegir los aparatos de calefacción de calidad adecuados, debe tener una idea al respecto. La industria de la construcción ofrece una amplia gama de equipos de calefacción. La transferencia de calor de los dispositivos al medio ambiente se produce debido a la radiación y la convección.

Hay varios tipos de equipos utilizados en diferentes sistemas de calefacción. ¿Cómo elegir radiadores de alta calidad? La clasificación de los equipos se lleva a cabo de acuerdo con varios criterios, incluidos los materiales utilizados en la producción, el diseño, el método de instalación y otras características.

Los asesores de ventas profesionales de la construcción de supermercados ayudarán a responder la pregunta de qué dispositivos de calefacción son mejores. Los más extendidos son los dispositivos de ingeniería térmica de acero, que se caracterizan por un costo relativamente bajo y características de resistencia aceptables.

Se fabrican de acuerdo con los requisitos de GOST 19904-90.

Las baterías hechas de perfil de aluminio extruido o fundido han demostrado su eficacia. La tecnología de su producción está determinada por GOST 8617-81. el espesor mínimo de la pared debe ser de al menos un milímetro y medio. Esto debe tenerse en cuenta al seleccionar equipos para la calefacción de espacios.

Descansando

Cálculo termotécnico de sistemas de calefacción.

La necesidad de cálculo de ingeniería térmica de los sistemas de calefacción (así como otros elementos y estructuras) surge en el caso de una revisión y modernización importante de los edificios.

La relevancia de llevar a cabo este tipo de trabajo en las instalaciones ha aumentado en los últimos años debido al alto desgaste de los edificios construidos en los años soviéticos. Los sistemas de calefacción con los que se equiparon los edificios hace diez años, y todavía se están equipando, están diseñados de tal manera que no permiten una distribución eficiente del calor entre los pisos y los elementos individuales de los sistemas dentro del edificio.

En términos simples, en algunas partes del sistema de calefacción se puede emitir demasiado calor, mientras que en otras no lo suficiente. Como resultado, algunos de los apartamentos reciben un exceso de oferta, lo que permite a los residentes vivir con las ventanas abiertas incluso en invierno. Y viceversa: algunos apartamentos se congelan porque no reciben suficiente calor.

Eliminar estas deficiencias permitirá la ingeniería térmica y la imagen térmica de las estructuras de edificios y estructuras http://www.disso.spb.ru/?item=9.

En la primera etapa, se realizan mediciones: se realiza una encuesta y los ingenieros especialistas reciben algo como este mapa. Muestra áreas con diferentes condiciones térmicas de los edificios y le permite corregir los defectos existentes.

El siguiente paso es realizar un cálculo de ingeniería térmica que le permita resolver el problema de la distribución uniforme del calor en la casa. Cada instalación maneja esta tarea de manera diferente. En algunos casos, es necesario aislar la casa, para realizar el revestimiento con aislamiento. En otros casos, es necesario equilibrar los sistemas de calefacción, modernizar los sistemas de ingeniería existentes de ITP.

El estudio térmico revelará los defectos de calentamiento e indicará a los ingenieros y diseñadores qué elementos estructurales requieren un nuevo cálculo. En el futuro, la modernización se lleva a cabo utilizando tecnologías modernas y equipos de calefacción modernos.

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Fecha: 25 de febrero de 2014

Al elegir radiadores, vale la pena considerar todos los factores que los afectan.

Es imposible mantener un régimen cómodo de temperatura y humedad en locales residenciales u otros en las condiciones climáticas de nuestro país sin sistemas de calefacción. Los esquemas más extendidos con un refrigerante intermedio, que puede ser tanto centralizado como autónomo.

Los dispositivos finales en dichos sistemas son dispositivos de calefacción que realizan procesos de intercambio de calor en las instalaciones.

La pregunta: cómo elegir los radiadores de calefacción, teniendo en cuenta todos los factores, es bastante complicada y requiere una consideración detallada.

2 Ejemplo 1

Calcular
espesor de la pared exterior de un edificio residencial,
ubicado en la ciudad de Topki, Kemerovo
áreas

UNA.
Datos iniciales

Estimado
temperatura de los cinco mas frios
días

t_norte=
-39 оС
(Cuadro 1 o Apéndice 1 de este manual);

Medio
temperatura del período de calentamiento
t_de.per.=
-8,2 ºC
(ver ibíd.);
Duración
periodo de calentamiento z_de.per.=
235 días (ibíd.);
Estimado
temperatura del aire interior t_v=
+20 оС,

relativo
humedad del aire interior φ=
55%

(cm.
anexo 2 de este manual);

Humedad
modo habitación - normal (Tabla 1
);
Zona
humedad - seco (aprox. 1 *);
Condiciones
operación - A (ap. 2).

Arroz.
2. Bosquejo del diseño de la pared

mesa
7. Termotécnica
caracteristicas materiales (sobre
adj. 3*, sujeto a la operación A)

Nombre
materialγ,
kg/m3
adj.3*
d,
metroλ,
W/(m °C),
adj.3*,

m2 °C/W
1.	Cemento-arena solución	1800	0,02	0,76	0,026
2.	Ladrillo hueco cerámico sobre cemento-arena solución	1400	0,12	0,52	0,23

Nombre
materialγ,
kg/m3
adj.3* d,
metroλ,
W/(m °C),
adj.3*,

m2 °C/W
3.	Platos lana mineral sobre sintético aglutinante	50	d₃	0,052	d₃/0,052
4.	Ladrillo hueco cerámico sobre cemento-arena solución	1400	0,38	0,52	0,73
5.	cal-arena solución	1600	0,015	0,7	0,021

B.
Procedimiento de cálculo

1.
De acuerdo con la cláusula 4.1. y 4.2 requerido
resistencia a la transferencia de calor de un
los edificios deben determinarse a partir de las condiciones
ahorro de energía dependiendo de
grados día de calefacción
según la fórmula (5a):

GSOP
= (t_v—
t_de.per.)z_de.per.

GSOP
= (20-(-8,2))·235 = 6627.

.
Resistencia requerida (reducida)
transferencia de calor desde condiciones de ahorro de energía
determinado por interpolación según la tabla. 2 (o
pestaña. 1b)

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

.
Resistencia térmica total
la estructura envolvente está determinada por
fórmula (3):

;

donde
α_v=
8,7 W/(m2 °C)
(Tabla 4*, ver también Tabla 4 del manual);

α_norte=
23 W/(m2 °C)
(Tabla 6*, ver también Tabla 5 del manual).

R_oR_Otr

R_O=
1/8,7 + 0,026 + 0,23 + d₃/0,052
+ 0,73 + 0,021 + 1/23 = 3,72

d₃=
0,13 m

.
Teniendo en cuenta el espesor modular del ladrillo.
albañilería aceptar
espesor del aislamiento de lana mineral
placas igual a 0,14 m.
Entonces el espesor total de las paredes exteriores sin
teniendo en cuenta las capas de acabado será de 0,64 m
(2,5 ladrillos).

gastemos
cálculo de verificación del total térmico
resistencia 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

Conclusión:
diseño aceptado de paredes externas
cumple con los requisitos térmicos.