CÁLCULO DE ENGENHARIA TÉRMICA DE ESTRUTURAS AMBIENTAIS

Cálculo de engenharia térmica

Os sistemas de aquecimento são projetados para compensar a perda de calor através dos envelopes do edifício: paredes externas, pisos, tetos. Ao realizar o cálculo de engenharia de calor, os seguintes fatores são levados em consideração:

1. temperatura média anual e umidade do ar externo de acordo com a zona climática;
2. direção e força dos ventos;
3. espessura das estruturas externas do edifício e coeficiente de condutividade térmica do material;
4. disponibilidade de aberturas de janelas e portas, características dos vidros;
5. a presença de sótãos e caves para o primeiro e piso superior.

É possível selecionar corretamente os dispositivos finais de engenharia térmica somente se todos os parâmetros listados forem totalmente considerados. Ao fazer cálculos, é melhor superestimar um pouco os indicadores, caso contrário, a falta de energia térmica pode levar à necessidade de refazer todo o sistema como um todo.

Ao calcular cálculos de engenharia térmica, os indicadores são mais dependentes.

É possível escolher os dispositivos necessários para este esquema de aquecimento, em particular, radiadores, de acordo com os resultados de um cálculo de engenharia de calor. De acordo com o SNiP 41-01-2003 "Aquecimento e ventilação", a potência específica recomendada para instalações residenciais é de 100 W por 1 m². área total com pé direito não superior a 3000 mm. Este valor é corrigido por coeficientes especiais.

Qual a melhor forma de levar em conta todos os fatores para um cálculo preciso da potência necessária dos dispositivos de aquecimento? Deve-se notar que a presença de uma ou duas janelas na sala aumenta a perda de calor em 20-30%.

Se eles estiverem no norte ou no lado ventoso, a correção pode ser aumentada com segurança em mais 10%.

Importante! Os radiadores são projetados para compensar a perda de calor e seus parâmetros devem ser calculados com alguma margem

1 A sequência geral de execução do cálculo térmico

1. V
   de acordo com o parágrafo 4 deste manual
   determinar o tipo de construção e as condições, de acordo com
   que deve ser contado R_Otr.

2. Definir
   R_Otr:

• sobre
  fórmula (5), se o edifício for calculado
  para sanitários e higiênicos e confortáveis
  condições;

• sobre
  fórmula (5a) e tabela. 2 se o cálculo deve
  ser conduzido com base em condições de economia de energia.

1. Compor
   equação de resistência total
   estrutura envolvente com um
   desconhecido pela fórmula (4) e equacionar
   seu R_Otr.

2. Calcular
   espessura desconhecida da camada de isolamento
   e determinar a espessura total da estrutura.
   Ao fazê-lo, é necessário levar em conta os típicos
   espessuras da parede externa:

• grossura
  paredes de tijolos devem ser um múltiplo
  tamanho do tijolo (380, 510, 640, 770 mm);

• grossura
  painéis de parede exterior são aceitos
  250, 300 ou 350 milímetros;

• grossura
  painéis sanduíche são aceitos
  igual a 50, 80 ou 100 mm.

Cálculo de trocadores de calor e vários métodos para compilar o balanço térmico

Ao calcular trocadores de calor, métodos internos e externos de compilação do balanço térmico podem ser usados. O método interno usa capacidades de calor. O método externo usa os valores de entalpias específicas.

Ao usar o método interno, a carga de calor é calculada usando fórmulas diferentes, dependendo da natureza dos processos de troca de calor.

Se a troca de calor ocorrer sem quaisquer transformações químicas e de fase e, portanto, sem liberação ou absorção de calor.

Assim, a carga de calor é calculada pela fórmula

Se durante o processo de troca de calor ocorrer condensação do vapor ou o líquido evaporar, ocorrer alguma reação química, outra forma é usada para calcular o equilíbrio térmico.

Ao usar o método externo, o cálculo do balanço térmico é baseado no fato de que uma quantidade igual de calor entra e sai do trocador de calor por alguma unidade de tempo.
Se o método interno usa dados sobre processos de troca de calor na própria unidade, o método externo usa dados de indicadores externos.

Para calcular o balanço de calor pelo método externo, a fórmula é usada
.

Por Q1 entende-se a quantidade de calor que entra e sai da unidade por unidade de tempo.
Por isso entende-se a entalpia das substâncias que entram e saem do agregado.

Você também pode calcular a diferença de entalpia para determinar a quantidade de calor que foi transferida entre diferentes meios. Para isso, a fórmula é usada.

Se alguma transformação química ou de fase ocorreu durante a transferência de calor, a fórmula é usada.

Requisitos técnicos para dispositivos de engenharia de calor

Como escolher os radiadores de aço ou alumínio mais adequados para determinadas condições específicas. Os requisitos técnicos gerais para dispositivos de aquecimento são estabelecidos pelo GOST 31311-2005. Este documento estabelece os conceitos básicos e seus indicadores nominais. A temperatura máxima do líquido de arrefecimento para aparelhos de água é de 70 ° C a uma vazão de pelo menos 60 kg por minuto e uma pressão de 1 atm.

Ao comprar um radiador, é importante estudar sua documentação técnica. A resposta à questão de quais dispositivos escolher para sistemas de aquecimento, e em particular radiadores, pode ser obtida após um estudo cuidadoso de sua documentação técnica.

Os testes de passaporte são realizados no fabricante, cujos resultados são refletidos nas publicações oficiais de informações do fabricante

A resposta à questão de quais dispositivos escolher para sistemas de aquecimento, e em particular radiadores, pode ser obtida após um estudo cuidadoso de sua documentação técnica. Os testes de passaporte são realizados no fabricante, cujos resultados são refletidos nas publicações oficiais de informações do fabricante.

Recomendações sobre quais dispositivos são melhores para sistemas de aquecimento específicos podem ser dadas por funcionários de empresas operacionais. A presença de um revestimento externo resistente ao calor não só tem um valor decorativo, mas também protege as peças metálicas da corrosão. Os requisitos de qualidade para tais revestimentos são determinados de acordo com as normas das autoridades de supervisão sanitária e devem atender aos requisitos do GOST 9.032-74 (classe não inferior a IV).

Importante! Os equipamentos dos sistemas de aquecimento de edifícios não devem ter cantos e arestas vivas que possam ferir uma pessoa se manuseados de forma descuidada. Atenção especial deve ser dada a esta questão ao escolher equipamentos para escolas, jardins de infância e hospitais.

Determinando a espessura do isolamento da parede

Determinação da espessura da envolvente do edifício. Dados iniciais:

1. Área de construção - Sredny
2. Finalidade do edifício - Residencial.
3. Tipo de construção - três camadas.
4. Umidade padrão da sala - 60%.
5. A temperatura do ar interno é de 18°C.

número da camada	Nome da camada	grossura
1	Gesso	0,02
2	Alvenaria (caldeirão)	X
3	Isolamento (poliestireno)	0,03
4	Gesso	0,02

2 Procedimento de cálculo.

Realizo o cálculo de acordo com o SNiP II-3-79 * “Padrões de design. Engenharia de calor de construção”

A) Eu determino a resistência térmica necessária R_{o(tr) de acordo com a fórmula:}

R_{o(tr)=n(tv-tn)/(Δtn*αv) , onde n é o coeficiente que é escolhido tendo em conta a localização da superfície exterior da estrutura envolvente em relação ao ar exterior.}

n=1

tn é o inverno t calculado do ar externo, tomado de acordo com o parágrafo 2.3 do SNiPa “Engenharia de aquecimento de construção”.

Eu aceito condicionalmente 4

Eu determino que tн para uma dada condição é tomada como a temperatura calculada do primeiro dia mais frio: 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 é a diferença padrão entre estanho ar e estanho na superfície da estrutura envolvente, Δtn=6°C de acordo com a tabela. 2

αv - coeficiente de transferência de calor da superfície interna da estrutura da cerca

αv=8,7 W/m2°C (de acordo com a Tabela 4)

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

B) Determine R_O=1/αv+R₁+R₂+R₃+1/αn , onde αn é o fator de transferência de calor, para condições de inverno da superfície externa envolvente. αн=23 W/m2°С de acordo com a tabela. 6#camada

	Nome do material	número de item	ρ, kg/m3	σ, m	λ	S
1	Argamassa de cal-areia	73	1600	0,02	0,7	8,69
2	Kotelets	98	1600	0,39	1,16	12,77
3	isopor	144	40	X	0,06	0,86
4	Argamassa complexa	72	1700	0,02	0,70	8,95

Para preencher a tabela, determino as condições de funcionamento da estrutura envolvente, em função das zonas de humidade e do regime húmido das instalações.

1 O regime de umidade do local é normal de acordo com a tabela. 1

2 Zona de umidade - seca

Eu determino as condições de operação → 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

eu aceito rs_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)

Eu aceito construtivamente σ_{1(f)=0,050 m}

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

3 Determino a inércia da envolvente do edifício (massividade).

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

Conclusão: a estrutura de fechamento da parede é feita de pedra calcária ρ = 2000kg/m3, 0,390 m de espessura, isolada com espuma plástica de 0,050 m de espessura, o que garante as condições normais de temperatura e umidade das instalações e atende aos requisitos sanitários e higiênicos para as mesmas .

Classificação de equipamentos para sistemas de aquecimento

Os radiadores de aço são os mais comuns e têm um preço acessível.

Para escolher os aparelhos de aquecimento de qualidade certa, você precisa ter uma ideia sobre esse assunto. A indústria da construção oferece uma ampla gama de equipamentos de aquecimento. A transferência de calor dos dispositivos para o ambiente ocorre devido à radiação e convecção.

Existem vários tipos de equipamentos utilizados em diferentes sistemas de aquecimento. Como escolher radiadores de alta qualidade? A classificação dos equipamentos é realizada de acordo com vários critérios, incluindo materiais usados ​​na produção, design, método de instalação e outros recursos.

Consultores de vendas profissionais de supermercados de construção ajudarão a responder à pergunta sobre quais dispositivos de aquecimento são melhores. Os mais difundidos são os dispositivos de engenharia de calor de aço, caracterizados por um custo relativamente baixo e características de resistência aceitáveis.

Eles são fabricados de acordo com os requisitos do GOST 19904-90.

As baterias feitas de perfil de alumínio extrudado ou fundido provaram-se bem. A tecnologia de sua produção é determinada pelo GOST 8617-81. a espessura mínima da parede deve ser de pelo menos um milímetro e meio. Isso deve ser levado em consideração ao selecionar equipamentos para aquecimento ambiente.

No lazer

Cálculo termotécnico de sistemas de aquecimento

A necessidade de cálculo de engenharia térmica de sistemas de aquecimento (assim como outros elementos e estruturas) surge no caso de uma grande reforma e modernização dos edifícios.

A relevância de realizar esse trabalho nas instalações aumentou nos últimos anos devido ao alto desgaste dos edifícios construídos nos anos soviéticos. Os sistemas de aquecimento com que os edifícios foram equipados há dez anos, e ainda estão a ser equipados, são concebidos de forma a não permitir uma distribuição eficiente do calor entre os pisos e os elementos individuais dos sistemas no interior do edifício.

Em termos simples, em algumas partes do sistema de aquecimento, muito calor pode ser liberado, enquanto em outras não é suficiente. Como resultado, alguns dos apartamentos recebem um excesso de oferta, o que permite que os moradores vivam com as janelas abertas mesmo no inverno. E vice-versa - alguns apartamentos congelam porque não recebem calor suficiente.

Para eliminar essas deficiências permitirá engenharia térmica e imagens térmicas das estruturas dos edifícios e estruturas http://www.disso.spb.ru/?item=9.

Na primeira etapa, são feitas medições - é realizado um levantamento e os engenheiros especialistas recebem algo parecido com este mapa. Mostra áreas com diferentes condições térmicas dos edifícios e permite corrigir os defeitos existentes.

O próximo passo é realizar um cálculo de engenharia de calor que permita resolver o problema da distribuição uniforme de calor na casa. Cada instalação lida com essa tarefa de maneira diferente. Em alguns casos, é necessário isolar a casa - para realizar o revestimento com isolamento. Em outros casos, é necessário equilibrar os sistemas de aquecimento, modernizar os sistemas de engenharia existentes do ITP.

O levantamento térmico revelará defeitos de aquecimento e indicará aos engenheiros e projetistas quais elementos estruturais requerem recálculo. No futuro, a modernização é realizada usando tecnologias modernas e equipamentos de aquecimento modernos.

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Data: 25 de fevereiro de 2014

Ao escolher radiadores, vale a pena considerar todos os fatores que os afetam.

Manter um regime confortável de temperatura e umidade em instalações residenciais ou outras nas condições climáticas do nosso país é impossível sem sistemas de aquecimento. Os esquemas mais difundidos com um refrigerante intermediário, que pode ser centralizado e autônomo.

Os dispositivos finais em tais sistemas são dispositivos de aquecimento que realizam processos de troca de calor nas instalações.

A questão: como escolher radiadores de aquecimento, levando em consideração todos os fatores, é bastante complicado e requer uma consideração detalhada.

2 Exemplo 1

Calcular
espessura da parede externa de um edifício residencial,
localizado na cidade de Topki, Kemerovo
áreas.

UMA.
Dados iniciais

1. Estimado
   temperatura dos cinco mais frios
   dias

t_n=
-39 оС
(Tabela 1 ou Anexo 1 deste manual);

1. Médio
   temperatura do período de aquecimento
   t_de.per.=
   -8,2°C
   (ver ibid.);

2. Duração
   período de aquecimento z_de.per.=
   235 dias (ibid.);

3. Estimado
   temperatura do ar interior t_v=
   +20 оС,

relativo
umidade do ar interno φ=
55%

(cm.
anexo 2 deste manual);

1. Umidade
   modo de quarto - normal (Tabela 1
   );

2. Zona
   umidade - seco (aprox. 1 *);

3. Condições
   operação - A (aprox. 2).

Arroz.
2. Esboço do projeto de parede

tabela
7. Termotécnico
características do material (sobre
adj. 3*, sujeito à operação A)

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

m2 °C/W
1.	Areia de cimento solução	1800	0,02	0,76	0,026
2.	Tijolo oco em cerâmica sobre cimento-areia solução	1400	0,12	0,52	0,23

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

m2 °C/W
3.	Pratos lã mineral em sintético encadernador	50	δ3	0,052	δ3/0,052
4.	Tijolo oco em cerâmica sobre cimento-areia solução	1400	0,38	0,52	0,73
5.	Areia-calcária solução	1600	0,015	0,7	0,021

B.
Procedimento de cálculo

1.
De acordo com a cláusula 4.1. e 4.2 necessários
resistência à transferência de calor de um determinado
edifícios devem ser determinados a partir das condições
economia de energia dependendo
graus dias de aquecimento
de acordo com a fórmula (5a):

GSOP
= (t_v—
t_de.per.)z_de.per.

GSOP
= (20-(-8,2))·235 = 6627.

.
Resistência necessária (reduzida)
transferência de calor a partir de condições de economia de energia
determinado por interpolação de acordo com a tabela. 2 (ou
aba. 1b)

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

.
Resistência térmica total
estrutura envolvente é determinada por
fórmula (3):

;

Onde
α_v=
8,7 W/(m2°C)
(Tabela 4*, ver também Tabela 4 do manual);

α_n=
23 W/(m2°C)
(Tabela 6*, ver também Tabela 5 do 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)

.
Tendo em conta a espessura modular do tijolo
alvenaria aceitar
espessura do isolamento de lã mineral
placas iguais a 0,14 m.
Então a espessura total das paredes externas sem
contabilização das camadas de acabamento será de 0,64 m
(2,5 tijolos).

Vamos gastar
cálculo de verificação do total térmico
resistência estrutural:

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

Conclusão:
projeto aceito de paredes externas
atende aos requisitos térmicos.