¿Qué es la energía térmica? Cómo calcular la potencia de calefacción

Cómo diseñar, calcular y determinar. potencia del sistema de calefacción para el hogar sin involucrar a especialistas? Esta pregunta interesa a muchos.

Seleccionar el tipo de caldera

Determine qué fuente de calor será más accesible y asequible para usted. Estos pueden ser electricidad, gas, carbón y combustibles líquidos. Y en base a esto, elige el tipo de caldera. esto es muy pregunta importante que debería resolverse primero.

1. caldera electrica. No tiene ninguna demanda en el espacio postsoviético, ya que utilizar electricidad para calentar habitaciones es muy caro y esto requiere un funcionamiento impecable de la red eléctrica, lo cual no es posible.
2. caldera de gas. Esto es lo mas mejor opción, económico y conveniente. Son completamente seguros y se pueden instalar en la cocina. El gas tiene el coeficiente más alto. acción útil, y si tiene la capacidad de conectarse a tuberías de gas, luego instale dicha caldera.
3. Caldera de combustible sólido. Asume la presencia constante de una persona que agregará combustible. La producción de calor de tales calderas no es constante y la temperatura en la habitación fluctuará todo el tiempo.
4. Caldera de combustible líquido. Causa gran daño ambiente, pero si no queda otra alternativa, existen equipos especiales para los residuos de calderas.

Determinar la potencia del sistema de calefacción: pasos sencillos.

Para realizar los cálculos que necesitamos, debemos determinar los siguientes parámetros:

• Cuadrado instalaciones. tomado en cuenta área total toda la casa, y no sólo aquellas habitaciones que planeas calentar. Denotado por la letra S.
• Específico fuerza caldera dependiendo de las condiciones climáticas. Determinado dependiendo de zona climática en el que se encuentra su vivienda. Por ejemplo, para el sur: 0,7-0,9 kW, para el norte: 1,5-2,0 kW. Pero en promedio, por conveniencia y simplicidad de los cálculos, se puede tomar 1. Lo denotamos con la letra W.

Entonces, potencia específica de la caldera = (S*W) /10.

Este indicador determina si este dispositivo mantener lo necesario régimen de temperatura en tu casa. Si la potencia de la caldera es inferior a la que necesita según los cálculos, la caldera no podrá calentar la habitación y estará fría. Y si la potencia supera la necesaria, se producirá un gran exceso de consumo de combustible y, por tanto, costos financieros. La potencia del sistema de calefacción y su racionalidad dependen de este indicador.

¿Cuántos radiadores se necesitan para proporcionar potencia total¿sistemas de calefacción?

Para responder a esta pregunta, puede utilizar una fórmula muy simple: multiplique el área de la habitación con calefacción por 100 y divídala por la potencia de una sección de la batería.

Echemos un vistazo más de cerca:

• ya que tenemos habitaciones diferentes tamaños, sería aconsejable tener en cuenta cada uno por separado;
• 100 vatios – valor promedio potencia por metro cuadrado de habitación, que proporciona la temperatura más adecuada y confortable;
• potencia de una sección del radiador de calefacción: este valor es individual para diferentes radiadores y depende del material del que están hechos. Si no tiene dicha información, puede tomar el valor de potencia promedio de una sección. radiadores modernos– 180-200 vatios.

Material, a partir del cual está fabricado el radiador es un punto muy importante, porque de ello dependen su resistencia al desgaste y su transferencia de calor. El acero y el hierro fundido tienen una potencia de sección baja. Mayor poder Las anodizadas son diferentes: la potencia de sus secciones es de 215 W, excelente protección contra la corrosión, tienen una garantía de hasta 30 años, lo que, por supuesto, afecta el costo de dichas baterías. Pero teniendo en cuenta todos los factores, ahorrar en en este caso no vale la pena.

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Antes de comenzar la instalación sistema autónomo calefacción en propia casa o departamento, el dueño de la propiedad necesita tener un proyecto. Su creación por parte de especialistas implica, entre otras cosas, que se calculará la potencia térmica para una habitación con cierta área y volumen. En la foto se puede ver cómo sería el sistema de calefacción de una casa privada.

La necesidad de calcular la potencia térmica del sistema de calefacción.

La necesidad de calcular la energía térmica necesaria para calentar habitaciones y cuartos de servicio, se debe a que es necesario determinar las principales características del sistema dependiendo de características individuales de la instalación diseñada, incluyendo:

• finalidad del edificio y su tipo;
• la configuración de cada habitación;
• número de residentes;
• ubicación geográfica y la región en la que se encuentra localidad;
• otros parámetros.

Cálculo potencia requerida la calefacción es punto importante, su resultado se utiliza para calcular los parámetros equipo de calefacción que planean instalar:

1. Selección de caldera en función de su potencia.. Eficiencia operativa estructura de calefacción determinado por la elección correcta de la unidad de calefacción. La caldera debe tener un rendimiento tal que garantice la calefacción de todas las habitaciones de acuerdo con las necesidades de las personas que viven en la casa o apartamento, incluso en los días más fríos del invierno. Al mismo tiempo, si el dispositivo tiene un exceso de potencia, parte de la energía generada no será demandada, lo que significa que se desperdiciará una cierta cantidad de dinero.
2. La necesidad de coordinar la conexión con gasoducto principal . para unirse red de gas Se requerirán especificaciones. Para ello, deberá presentar una solicitud al servicio correspondiente indicando el consumo de gas previsto para el año y una estimación de la potencia térmica total de todos los consumidores.
3. Realización de cálculos de equipos periféricos.. necesario para determinar la longitud de la tubería y la sección transversal de la tubería, la productividad bomba de circulación, tipo de batería, etc.

Opciones de cálculo aproximado.

Es bastante difícil calcular con precisión la potencia térmica de un sistema de calefacción; esto solo lo pueden realizar profesionales con las calificaciones y conocimientos especiales adecuados. Por este motivo, estos cálculos suelen confiarse a especialistas.

Al mismo tiempo, hay más maneras simples, permitiéndote estimar aproximadamente la cantidad de energía térmica necesaria y puedes hacerlo tú mismo:

1. A menudo se utiliza el cálculo de la potencia de calefacción por área (más detalles: ""). Se cree que edificios residenciales se construyen de acuerdo con diseños desarrollados teniendo en cuenta el clima de una región en particular, y que en soluciones de diseño Se prevé el uso de materiales que proporcionen el equilibrio térmico requerido. Por lo tanto, al calcular, se acostumbra multiplicar el valor de potencia específico por el área del local. Por ejemplo, para la región de Moscú, este parámetro oscila entre 100 y 150 vatios por "cuadrado".
2. Se obtendrá un resultado más preciso si se tiene en cuenta el volumen de la habitación y la temperatura. El algoritmo de cálculo incluye la altura del techo, el nivel de confort en la habitación con calefacción y las características de la casa.

   La fórmula utilizada es la siguiente: Q = VxΔTxK/860, donde:
   

   
   V – volumen de la habitación;
   ΔT – la diferencia entre la temperatura dentro de la casa y afuera en la calle;
   K – coeficiente de pérdida de calor.
   
   El factor de corrección le permite tener en cuenta las características de diseño de la propiedad. Por ejemplo, cuando se determina la producción térmica del sistema de calefacción de un edificio, para edificios con un techo de mampostería doble convencional, K está en el rango de 1,0 a 1,9.
3. Método de indicadores agregados. En muchos aspectos es similar a la opción anterior, pero se utiliza para calcular la carga de calor para sistemas de calefacción. edificios de apartamentos u otros objetos grandes.

Los tres métodos anteriores que le permiten calcular la transferencia de calor requerida dan un resultado aproximado que puede diferir de los datos reales en menos o menos. lado grande. Está claro que la instalación de un sistema de calefacción de baja potencia no proporcionará el grado de calefacción requerido.

A su vez, el exceso de potencia en los equipos de calefacción provocará un rápido desgaste de los dispositivos, un consumo excesivo de combustible, electricidad y, en consecuencia, dinero. Estos cálculos se suelen utilizar en casos sencillos, por ejemplo, al elegir una caldera.

Cálculo preciso de la potencia térmica.

El grado de aislamiento térmico y su eficacia dependen de su buena fabricación y de características de diseño edificios. La mayor parte de la pérdida de calor se produce en las paredes externas (aproximadamente el 40%), seguida de diseños de ventanas(alrededor del 20%), y el techo y el piso son el 10%. El resto del calor sale de la casa a través de ventilación y puertas.

Por tanto, el cálculo de la potencia térmica del sistema de calefacción debe tener en cuenta estos matices.

Para ello se utilizan factores de corrección:

• K1 depende del tipo de ventanas. Las ventanas de doble acristalamiento corresponden a 1, las ventanas convencionales – 1,27, las ventanas de tres cámaras – 0,85;
• K2 muestra el grado de aislamiento térmico de las paredes. Varía de 1 (hormigón celular) a 1,5 para bloques de hormigón y 1,5 para mampostería de ladrillo;
• K3 refleja la relación entre el área de ventanas y pisos. Cuanto más marcos de ventanas, mayor será la pérdida de calor. Con un 20% de acristalamiento el coeficiente es 1, y con un 50% aumenta a 1,5;
• K4 depende de la temperatura mínima exterior del edificio durante temporada de calefacción. Tome una temperatura de -20 °C como unidad y luego sume o reste 0,1 por cada 5 grados;
• K5 tiene en cuenta el número de paredes exteriores. El coeficiente para una pared es 1, si hay dos o tres, entonces es 1,2, cuando hay cuatro, 1,33;
• K6 refleja el tipo de habitación que se encuentra encima de una determinada habitación. Si está disponible en la parte superior piso residencial valor de corrección - 0,82, ático cálido - 0,91, ático frío - 1,0;
• K7: depende de la altura de los techos. Para una altura de 2,5 metros es 1,0 y para 3 metros es 1,05.

Cuando se conocen todos los factores de corrección, la potencia del sistema de calefacción se calcula para cada habitación mediante la fórmula:

Como regla general, para garantizar una reserva de energía térmica para todo tipo de imprevistos, el resultado aumenta entre un 15 y un 20%. Pueden ser heladas severas, ventana rota, aislamiento térmico dañado, etc.

Ejemplo de cálculo

Digamos que necesita saber cuál debe ser la potencia térmica del sistema de calefacción para una casa de madera con una superficie de 150 m² con un ático cálido, tres paredes exteriores Y doble acristalamiento en las ventanas. Al mismo tiempo, la altura de las paredes es de 2,5 metros y el área de acristalamiento es del 25%. Temperatura mínima En el exterior, durante los cinco días más helados, la temperatura es de -28 °C.

Los factores de corrección en este caso serán iguales a:

• K1 ( ventana de doble acristalamiento) = 1,0;
• K2 (paredes de madera) = 1,25;
• K3 (área de acristalamiento) = 1,1;
• K4 (a -25 °C -1,1 y a 30 °C) = 1,16;
• K5 (tres paredes exteriores) = 1,22;
• K6 (arriba ático cálido) = 0,91;
• K7 (altura de la habitación) = 1,0.

Q=100 W/m²x135 m²x1,0x1,25x1,1x1,16x1,22x0,91x1,0 = 23,9 kW.

Como resultado, la potencia del sistema de calefacción será: W = Qx1,2 = 28,7 kW.

En el caso de que se utilizara un método de cálculo simplificado, basado en calcular la potencia de calefacción en función de la superficie, el resultado sería completamente diferente:

100–150 W x 150 m² = 15–22,5 kW

El sistema de calefacción funcionaría sin reserva de energía, al límite. El ejemplo anterior confirma la importancia de utilizar métodos precisos para determinar cargas térmicas para calefacción.

Un ejemplo de cálculo de la potencia térmica de un sistema de calefacción en el vídeo:

La razón para calentar un conductor radica en el hecho de que la energía de los electrones que se mueven en él (en otras palabras, la energía actual) durante las colisiones secuenciales de partículas con iones de un elemento molecular se convierte en tipo cálido energía, o Q, así es como se forma el concepto de “energía térmica”.

El trabajo actual se mide usando sistema internacional Las unidades del SI, aplicando julios (J), se definen como "vatios" (W). Partiendo del sistema en la práctica, también pueden utilizar unidades ajenas al sistema que miden el trabajo de la corriente. Entre ellos se encuentran el vatio-hora (W × h), el kilovatio-hora (abreviado kW × h). Por ejemplo, 1 W × h denota el trabajo de la corriente con poder específico 1 vatio y una duración de una hora.

Si los electrones se mueven a lo largo de un conductor metálico estacionario, en este caso todos trabajo útil La corriente generada se distribuye a la calefacción. estructura metálica, y, basándose en las disposiciones de la ley de conservación de la energía, esto se puede describir mediante la fórmula Q=A=IUt=I 2 Rt=(U 2 /R)*t. Estas relaciones expresan con precisión la conocida ley de Joule-Lenz. Históricamente, fue determinado empíricamente por primera vez por el científico D. Joule a mediados del siglo XIX y, al mismo tiempo, independientemente de él, por otro científico, E. Lenz. Aplicación práctica La energía térmica encontró su camino hacia la implementación técnica con la invención en 1873 de la lámpara incandescente ordinaria por el ingeniero ruso A. Ladygin.

La potencia térmica de la corriente se utiliza en una serie de electrodomésticos Y instalaciones industriales, es decir, en el tipo de calefacción térmica. estufas electricas, soldadura eléctrica y equipos de inventario, son muy comunes. electrodomésticos sobre el efecto de calentamiento eléctrico: calderas, soldadores, teteras, planchas.

El efecto térmico también se da en la industria alimentaria. En un alto porcentaje de uso se utiliza la posibilidad de calentamiento por contacto eléctrico, lo que garantiza el rendimiento térmico. Está determinado por el hecho de que la corriente y su potencia térmica, que influyen en un producto alimenticio que tiene un cierto grado de resistencia, provocan un calentamiento uniforme en él. Se puede dar un ejemplo de cómo se producen. salchichas: a través de un dispensador especial, la carne picada ingresa a moldes metálicos, cuyas paredes sirven simultáneamente como electrodos. Aquí se garantiza una uniformidad constante de calentamiento en toda el área y volumen del producto, se mantiene la temperatura establecida y se mantiene la temperatura óptima. valor biológico producto alimenticio, junto con estos factores, la duración del trabajo tecnológico y el consumo de energía siguen siendo los menores.

La corriente térmica específica (ω), es decir, la que se libera por unidad de volumen durante una determinada unidad de tiempo, se calcula de la siguiente manera. El volumen cilíndrico elemental de un conductor (dV), con una sección transversal del conductor dS, longitud dl, paralelo y resistencia conforman las ecuaciones R=p(dl/dS), dV=dSdl.

Según las definiciones de la ley de Joule-Lenz, en el tiempo asignado (dt) en el volumen que hemos tomado se liberará un nivel de calor igual a dQ=I 2 Rdt=p(dl/dS)(jdS) 2 dt=pj2dVdt. En este caso, ω=(dQ)/(dVdt)=pj 2 y, aplicando aquí la ley de Ohm para establecer la densidad de corriente j=γE y la relación p=1/γ, obtenemos inmediatamente la expresión ω=jE= γE 2 Es en la forma diferencial que se da el concepto de la ley de Joule-Lenz.

Los propietarios de casas privadas, apartamentos o cualquier otro objeto deben realizar cálculos de ingeniería térmica. Esta es la base de los fundamentos del diseño de edificios.

Comprender la esencia de estos cálculos en los documentos oficiales no es tan difícil como parece.

También puedes aprender a realizar cálculos por ti mismo para decidir qué tipo de aislamiento utilizar, qué espesor debe tener, qué potencia comprar para la caldera y si los radiadores disponibles son suficientes para un área determinada.

Las respuestas a estas y muchas otras preguntas se pueden encontrar si se comprende qué es la energía térmica. Fórmula, definición y ámbito de aplicación: lea el artículo.

En pocas palabras, el cálculo térmico ayuda a descubrir exactamente cuánto calor almacena y pierde un edificio, y cuánta energía debe producir la calefacción para mantener condiciones confortables en el hogar.

Al evaluar la pérdida de calor y el grado de suministro de calor, se tienen en cuenta los siguientes factores:

1. Qué tipo de objeto es: cuántos pisos tiene, disponibilidad habitaciones de esquina, ya sea residencial o industrial, etc.
2. ¿Cuántas personas “vivirán” en el edificio?
3. Un detalle importante es la zona de acristalamiento. Y las dimensiones del techo, paredes, pisos, puertas, alturas de techos, etc.
4. ¿Cuánto dura la temporada de calefacción? características climáticas región.
5. Según SNiP, se determinan los estándares de temperatura que deben existir en las instalaciones.
6. Espesores de paredes, techos, aislantes térmicos seleccionados y sus propiedades.

Se podrán tener en cuenta otras condiciones y características, por ejemplo, para instalaciones de producción Se consideran días laborables y fines de semana, la potencia y tipo de ventilación, la orientación de la vivienda a los puntos cardinales, etc.

¿Por qué necesitas un cálculo térmico?

¿Cómo conseguían los constructores del pasado prescindir de los cálculos térmicos?

Las casas de comerciantes que se conservan muestran que todo se hizo simplemente con reservas: ventanas más pequeñas, paredes más gruesas. Resultó cálido, pero no económicamente rentable.

Los cálculos de ingeniería térmica nos permiten construir de la forma más óptima. No se toman más ni menos materiales, sino exactamente los necesarios. Se reducen las dimensiones del edificio y los costes de su construcción.

Calcular el punto de rocío permite construir de tal forma que los materiales no se deterioren durante el mayor tiempo posible.

Para determinar la potencia requerida de la caldera, tampoco puede prescindir de los cálculos. poder total consiste en costos de energía para calentar habitaciones, calefacción agua caliente para las necesidades del hogar y la capacidad de bloquear la pérdida de calor proveniente de la ventilación y el aire acondicionado. Se añade una reserva de marcha para los períodos de mayor frío.

A la hora de gasificar una instalación es necesaria la coordinación con los servicios. Calculado consumo anual gas para calefacción y potencia total de las fuentes térmicas en gigacalorías.

Se necesitan cálculos al seleccionar los elementos del sistema de calefacción. Se calcula el sistema de tuberías y radiadores; puede averiguar cuál debe ser su longitud y superficie. Se tiene en cuenta la pérdida de potencia durante las vueltas de la tubería, en las uniones y en el paso de los accesorios.

¿Sabías que el número de secciones de los radiadores de calefacción no se toma del techo? Demasiado pocos conducirán al hecho de que la casa estará fría, y demasiados generarán calor y conducirán a sequedad excesiva aire. El enlace proporciona ejemplos de cálculo correcto de radiadores.

Cálculo de potencia térmica: fórmula.

Veamos la fórmula y demos ejemplos de cómo hacer cálculos para edificios con diferentes coeficientes de disipación.

Vx(delta)TxK= kcal/h (potencia térmica), donde:

• El primer indicador "V" es el volumen del local calculado;
• Delta “T” - diferencia de temperatura - es el valor que muestra cuántos grados hace más calor dentro de una habitación que fuera;
• "K" es el coeficiente de disipación (también se le llama "coeficiente de transmisión de calor"). El valor se toma de la tabla. Normalmente la cifra oscila entre 4 y 0,6.

Valores aproximados del coeficiente de disipación para cálculos simplificados.

• Si se trata de un perfil o tablero metálico sin aislamiento, entonces “K” será = 3 – 4 unidades.
• Soltero ladrillos y aislamiento mínimo - “K” = de 2 a 3.
• Dos paredes de ladrillo, techo estándar, ventanas y
• puertas – “K” = de 1 a 2.
• Mayoría opción cálida. Ventanas de doble acristalamiento, paredes de ladrillo con doble aislamiento, etc. - “K” = 0,6 – 0,9.

Se puede realizar un cálculo más preciso calculando las dimensiones exactas de las superficies de la casa que difieren en propiedades en m2 (ventanas, puertas, etc.), realizando cálculos para ellas por separado y sumando los indicadores resultantes.

Ejemplo de cálculo de potencia térmica.

Tomemos una habitación de 80 m2 con una altura de techo de 2,5 m y calculemos la potencia de la caldera que necesitaremos para calentarla.

Primero calculamos la cilindrada: 80 x 2,5 = 200 m3. Nuestra casa está aislada, pero no lo suficiente: el coeficiente de disipación es 1,2.

Las heladas pueden alcanzar los -40 °C, pero en el interior quieres tener unos cómodos +22 grados, la diferencia de temperatura (delta “T”) es de 62 °C.

Sustituimos los números en la fórmula de potencia de pérdida de calor y multiplicamos:

200 x 62 x 1,2 = 14880 kcal/hora.

Convertimos las kilocalorías resultantes en kilovatios mediante un convertidor:

• 1 kW = 860 kcal;
• 14880 kcal = 17302,3 W.

Redondeamos con margen y entendemos que en el mismo momento heladas severas-40 grados necesitaremos 18 kW de energía por hora.

Multiplica el perímetro de la casa por la altura de las paredes:

(8 + 10) x 2 x 2,5 = 90 m2 superficie pared + 80 m2 techo = 170 m2 superficie en contacto con el frío. La pérdida de calor que calculamos anteriormente ascendió a 18 kW/h, dividiendo la superficie de la casa por la energía estimada consumida, encontramos que 1 m2 pierde aproximadamente 0,1 kW o 100 W cada hora a una temperatura exterior a -40 °C, y en el interior +22 ° CON.

Estos datos pueden convertirse en la base para calcular el espesor requerido de aislamiento en las paredes.

Pongamos otro ejemplo de cálculo; es más complicado en algunos aspectos, pero más preciso.

Fórmula:

Q = S x (delta)T/R:

• Q – el valor deseado de pérdida de calor en casa en W;
• S – área de superficies de enfriamiento en m2;
• T – diferencia de temperatura en grados Celsius;
• R – resistencia térmica del material (m 2 x K/W) (Metros cuadrados multiplicados por Kelvin y divididos por Watt).

Entonces, para encontrar “Q” de la misma casa que en el ejemplo anterior, calculemos el área de sus superficies “S” (no contaremos el piso ni las ventanas).

• “S” en nuestro caso = 170 m2, de los cuales 80 m2 son el techo y 90 m2 son las paredes;
• T = 62 °C;
• R – resistencia térmica.

Buscamos “R” usando la tabla o fórmula de resistencia térmica. La fórmula para calcular el coeficiente de conductividad térmica es la siguiente:

R= h/ K.T.(N – espesor del material en metros, K.T. – coeficiente de conductividad térmica).

En este caso, nuestra casa tiene paredes de dos ladrillos recubiertos con espuma plástica de 10 cm de espesor. El techo está cubierto de aserrín de 30 cm de espesor.

Sistema de calefacción una casa privada debe organizarse teniendo en cuenta el ahorro de dinero en recursos energéticos. , así como recomendaciones para elegir calderas y radiadores: lea atentamente.

Que y como aislar casa de madera Desde dentro, lo descubrirás leyendo. Elección de aislamiento y tecnología de aislamiento.

De la tabla de coeficientes de conductividad térmica (medidos por W / (m 2 x K) Watt dividido por el producto de un metro cuadrado por Kelvin). Encontramos los valores para cada material, serán:

• ladrillo – 0,67;
• espuma de poliestireno – 0,037;
• aserrín – 0,065.

Sustituya los datos en la fórmula (R= H/ K.T.):

• R (techo de 30 cm de espesor) = 0,3 / 0,065 = 4,6 (m 2 x K) / W;
• R ( pared de ladrillo 50 cm) = 0,5 / 0,67 = 0,7 (m 2 x K) / W;
• R (espuma de 10 cm) = 0,1 / 0,037 = 2,7 (m 2 x K) / W;
• R (pared) = R (ladrillo) + R (espuma) = 0,7 + 2,7 = 3,4 (m 2 x K) / W.

Ahora podemos empezar a calcular la pérdida de calor “Q”:

• Q para techo = 80 x 62 / 4,6 = 1078,2 W.
• Q paredes = 90 x 62 / 3,4 = 1641,1 W.
• Todo lo que queda es sumar 1078,2 + 1641,1 y convertir a kW, resulta (si redondeas de inmediato) 2,7 kW de energía en 1 hora.

Puedes notar como gran diferencia Esto sucedió en el primer y segundo caso, aunque el volumen de las casas y la temperatura fuera de la ventana en el primer y segundo caso eran exactamente los mismos.

Se trata del grado de fatiga de las casas (aunque, claro, los datos podrían haber sido diferentes si hubiéramos calculado los suelos y las ventanas).

Conclusión

Las fórmulas y ejemplos dados muestran que al realizar cálculos térmicos es muy importante tener en cuenta tantos factores como sea posible que influyen en la pérdida de calor. Esto incluye ventilación, área de ventanas, grado de fatiga, etc.

Y el enfoque, cuando se toma 1 kW de potencia de caldera por cada 10 m 2 de casa, es demasiado aproximado para confiar seriamente en él.

Vídeo sobre el tema.

Para realizar la tarea que se le asigna, el sistema de calefacción debe tener una determinada potencia térmica. Diseño de energía térmica. El sistema se identifica como resultado de la compilación. balance de calor en habitaciones con calefacción a la temperatura del aire exterior tн.р, llamado calculado, igual temperatura promedio los cinco días más fríos con una fianza de 0,92 tn.5 y determinado para un área de construcción específica de acuerdo con las normas. La potencia térmica calculada durante la temporada de calefacción se utiliza en parte dependiendo del cambio en la pérdida de calor de las instalaciones durante valor actual temperatura del aire exterior tн y solo en tн.р - completamente.

Los cambios en la demanda actual de calor para calefacción se producen a lo largo de la temporada de calefacción, por lo que la transferencia de calor a los dispositivos de calefacción debe variar dentro de amplios límites. Esto se puede lograr cambiando la temperatura y (o) la cantidad de refrigerante que se mueve en el sistema de calefacción. Este proceso se llama regulación operativa.

El sistema de calefacción está diseñado para crear una temperatura ambiente en el edificio que sea cómoda para una persona o que cumpla con los requisitos del proceso tecnológico.

Asignable cuerpo humano El calor debe entregarse al ambiente de tal forma y en tal cantidad que una persona en el proceso de realizar cualquier tipo de actividad no experimente sensación de frío o sobrecalentamiento. Además de los costos de evaporación de la superficie de la piel y los pulmones, el calor se libera de la superficie del cuerpo mediante convección y radiación. La intensidad de la transferencia de calor por convección está determinada principalmente por la temperatura y la movilidad del aire circundante, y por la radiación (radiación), por la temperatura de las superficies de las cercas que miran hacia el interior de la habitación.

La situación de la temperatura en la habitación depende de la potencia térmica del sistema de calefacción, así como de la ubicación de los dispositivos de calefacción. propiedades termofísicas cercas externas e internas, la intensidad de otras fuentes de entrada y pérdida de calor. En la estación fría, la habitación pierde calor principalmente a través de cercas externas y, en cierta medida, a través de cercas internas que separan esta habitación de las adyacentes, que tienen más baja temperatura aire. Además, el calor se gasta en calentar el aire exterior, que penetra en la habitación a través de fugas en las vallas de forma natural o durante el funcionamiento del sistema de ventilación, así como los materiales. vehículos, productos, ropa que entra fría a la habitación desde el exterior.

En el modo de estado estacionario (estacionario), las pérdidas son iguales a las ganancias de calor. El calor ingresa a la habitación proveniente de personas, equipos tecnológicos y domésticos, fuentes. iluminación artificial, de materiales y productos calentados, como resultado de la exposición a la radiación solar en el edificio. EN locales de producción puede llevarse a cabo procesos tecnológicos asociado con la liberación de calor (condensación de humedad, reacciones quimicas etc.).

Es necesario tener en cuenta todos los componentes enumerados de pérdida y ganancia de calor al calcular el balance térmico de las instalaciones de un edificio y determinar el déficit o exceso de calor. La presencia de un déficit de calor dQ indica la necesidad de calefacción en la habitación. El exceso de calor suele ser asimilado por el sistema de ventilación. Para determinar la potencia térmica estimada del sistema de calefacción, Qot, elabora un balance del consumo de calor para las condiciones de diseño del período frío del año en la forma

Qot = dQ = Qlímite + Qi(ventilación) ± Qt(vida) (4.2.1)
donde Qlim - pérdida de calor a través de vallas exteriores; Qi(ventilación): consumo de calor para calentar el aire exterior que ingresa a la habitación; Qt(hogar): emisiones tecnológicas o domésticas o consumo de calor.

Los métodos para calcular los componentes individuales del balance térmico incluidos en la fórmula (4.2.1) están estandarizados por SNiP.

Principales pérdidas de calor a través de las cercas de la habitación Qlim se determina dependiendo de su área, la resistencia reducida a la transferencia de calor de la cerca y la diferencia de temperatura calculada entre la habitación y el exterior de la cerca.

Al calcular la pérdida de calor a través de ellos, el área de las cercas individuales debe calcularse de acuerdo con las reglas de medición definidas por las normas.

La resistencia reducida a la transferencia de calor de la cerca o su valor inverso, el coeficiente de transferencia de calor, se toman de acuerdo con cálculos de ingeniería térmica de acuerdo con los requisitos de SNiP o (por ejemplo, para ventanas, puertas) según el fabricante.

La temperatura de diseño de la habitación generalmente se establece igual a la temperatura de diseño del aire en la habitación tb, tomada según el propósito de la habitación según SNiP, correspondiente al propósito del edificio con calefacción.

Bajo temperatura de diseño fuera de la cerca, la temperatura del aire exterior tn.r o la temperatura del aire de una habitación más fría está implícita al calcular las pérdidas de calor a través de las cercas internas.

Las principales pérdidas de calor a través de las vallas suelen ser menores que sus valores reales, ya que esto no tiene en cuenta la influencia de algunos factores adicionales en el proceso de transferencia de calor (filtración de aire a través de las vallas, exposición al sol y radiación). de la superficie de las vallas hacia el cielo, posibles cambios en la temperatura del aire dentro de la habitación a lo largo de la altura, entrada de aire exterior a través de las aberturas, etc.). Definición de relacionado pérdida de calor adicional SNiP también está estandarizado en forma de aditivos para las principales pérdidas de calor.

El consumo de calor para calentar el aire frío Qi (ventilación) que ingresa a las instalaciones de los edificios como resultado de la infiltración a través de una serie de paredes, vestíbulos de ventanas, faroles, puertas y portones puede ascender al 30...40% o más del consumo principal. pérdidas de calor. La cantidad de aire exterior depende del diseño y la solución de planificación del edificio, la dirección y velocidad del viento, la temperatura del aire exterior e interior, la estanqueidad de las estructuras, la longitud y el tipo de los nártex de las aberturas. . El método para calcular el valor de Qi(vent), también estandarizado por SNiP, se reduce, en primer lugar, a calcular el caudal total de aire infiltrado a través de las estructuras de cerramiento individuales de la habitación, que depende del tipo y naturaleza de fugas en los cerramientos exteriores, que determinan los valores de su resistencia a la permeación del aire. Sus valores reales se toman de acuerdo con SNiP o según los datos del fabricante de la estructura de la cerca.

Además de las pérdidas de calor comentadas anteriormente en edificios públicos y administrativos en invierno, cuando el sistema de calefacción está en funcionamiento, son posibles tanto ganancias de calor como costes adicionales de calor Qt. Este componente del balance térmico suele tenerse en cuenta al diseñar sistemas de ventilación y aire acondicionado. Si tales sistemas no están instalados en la habitación, estas fuentes adicionales deben tenerse en cuenta al determinar la potencia de diseño del sistema de calefacción. Al diseñar un sistema de calefacción. edificio residencial Según SNiP, la contabilización de ganancias de calor adicionales (domésticas) en habitaciones y cocinas se normaliza mediante un valor de al menos Qlife = 10 W por 1 m 2 de superficie del apartamento, que se resta de las pérdidas de calor calculadas de estas instalaciones.

Al finalizar la potencia térmica calculada de un sistema de calefacción según SNiP, también se tienen en cuenta una serie de factores relacionados con la eficiencia térmica de los sistemas utilizados en el sistema. dispositivos de calefacción. El indicador que evalúa esta propiedad es efecto de calentamiento del dispositivo, que muestra la relación entre la cantidad de calor realmente gastada por el dispositivo para crear las condiciones especificadas de confort térmico en la habitación y las pérdidas de calor calculadas de la habitación. Según SNiP, la cantidad total de pérdida de calor adicional no debe superar el 7% de la potencia térmica calculada del sistema de calefacción.

Para la evaluación termotécnica de la planificación espacial y soluciones constructivas, y también para un cálculo aproximado de la pérdida de calor de un edificio, utilizan el indicador - específico rendimiento térmico edificios q, W/(m 3 · °C), que, con pérdidas de calor conocidas del edificio, es igual a

q = Qin / (V(estaño - tn.r)), (4.2.2)
donde Qzd es la pérdida de calor estimada de todas las habitaciones del edificio, W; V es el volumen del edificio con calefacción según las dimensiones exteriores, m3; (tв - tн.р) - diferencia de temperatura calculada para las habitaciones principales (más representativas) del edificio, °C.

El valor q determina la pérdida media de calor de 1 m 3 de un edificio, en relación con una diferencia de temperatura de 1°C. Es conveniente utilizarlo para la evaluación de ingeniería térmica de posibles soluciones estructurales y de planificación para un edificio. El valor q suele figurar en la lista de las principales características de su proyecto de calefacción.

A veces, el valor de la característica térmica específica se utiliza para aproximar la pérdida de calor de un edificio. Sin embargo, cabe señalar que el uso del valor q para determinar la carga de calefacción de diseño conduce a errores importantes en el cálculo. Esto se explica por el hecho de que los valores de las características térmicas específicas dados en la literatura de referencia tienen en cuenta solo las principales pérdidas de calor del edificio, mientras que la carga de calefacción tiene una estructura más compleja, descrita anteriormente.

El cálculo de cargas de calor en sistemas de calefacción basado en indicadores agregados se utiliza solo para cálculos aproximados y al determinar la demanda de calor de una región o ciudad, es decir, al diseñar un suministro de calor centralizado.