Càlcul de la pèrdua de calor a casa: ens considerem correctament!

La casa perd calor a través de les estructures tancants (parets, finestres, sostre, fonamentació), ventilació i drenatge. Les principals pèrdues de calor passen per les estructures tancades: el 60-90% de totes les pèrdues de calor.

Cal fer el càlcul de la pèrdua de calor a casa, com a mínim, per triar la caldera adequada. També podeu calcular quants diners es gastaran en calefacció a la casa prevista. Aquí teniu un exemple de càlcul per a una caldera de gas i una de elèctrica. També és possible, gràcies als càlculs, analitzar l’eficiència financera de l’aïllament, és a dir, per comprendre si el cost d’instal·lar un aïllament pagarà amb l’economia de combustible durant la vida de l’aïllament.

Pèrdua de calor mitjançant estructures tancades

Donaré un exemple de càlcul per a les parets exteriors d’una casa de dos pisos.

És clar que durant el període de calefacció el temps és diferent, és a dir, la diferència de temperatura canvia constantment. Per tant, per calcular la pèrdua de calor durant tot el període de calefacció, heu de multiplicar al pas 4 per la diferència de temperatura mitjana de tots els dies del període de calefacció.
Per exemple, durant 7 mesos del període de calefacció, la diferència de temperatura mitjana a l'habitació i a l'exterior va ser de 28 graus, la qual cosa significa pèrdua de calor a través de les parets durant aquests 7 mesos en quilowatts-hora:

0,32 W / m2 × ° C × 240 m2 × 28 ° C × 7 mesos × 30 dies × 24 h = 10838016 W × h = 10838 kW × h

El nombre és força "tangible". Per exemple, si la calefacció era elèctrica, podeu calcular quants diners es gastarien en calefacció multiplicant el nombre resultant pel cost de kWh. Podeu calcular quants diners es van gastar en calefacció amb gas calculant el cost de kWh d’energia d’una caldera de gas. Per fer-ho, heu de conèixer el cost del gas, la calor de combustió del gas i l’eficiència de la caldera.

Per cert, en el darrer càlcul, en lloc de la diferència de temperatura mitjana, el nombre de mesos i dies (però no hores, deixem el rellotge), es va poder utilitzar el grau-dia del període de calefacció: GSOP, alguns aquí hi ha informació sobre GSOP. Podeu trobar el GSOP ja calculat per a diferents ciutats de Rússia i multiplicar la pèrdua de calor d’un metre quadrat per la superfície de la paret, per aquestes GSOP i per 24 hores, havent rebut pèrdues de calor en kW * h.

De manera similar a les parets, cal calcular els valors de pèrdua de calor per a les finestres, la porta principal, el sostre i la fonamentació. A continuació, sumeu-ho tot i obtindreu el valor de la pèrdua de calor a través de totes les estructures tancades.Per a les finestres, per cert, no serà necessari esbrinar el gruix i la conductivitat tèrmica, en general ja hi ha una resistència a la transferència de calor d'una unitat de vidre ja calculada pel fabricant. Per al terra (en el cas d’un fonament de llosa), la diferència de temperatura no serà massa gran, el sòl sota la casa no és tan fred com l’aire exterior.

Mètodes per avaluar la pèrdua de calor a casa

Els llocs aproximats de fuites es determinen prenent un mapa termogràfic mitjançant equips especialitzats. Es pot fer un càlcul per a un edifici existent i una casa nova. Els professionals utilitzen mètodes de càlcul complexos tenint en compte les característiques del calefacció per convecció i altres factors. Com a regla general, és suficient utilitzar una calculadora simplificada de pèrdues de calor en un lloc especialitzat en línia.

Mètodes de càlcul típics:

• per valors promediats per a una regió específica;
• suma de les pèrdues de calor dels elements principals (parets, terres, sostres) amb l’addició de dades sobre blocs de portes i finestres, ventilació;
• càlcul dels paràmetres de cada habitació.

Pèrdua de calor per ventilació

El volum aproximat d’aire disponible a la casa (no tinc en compte el volum de parets i mobles interiors):

10 m х 10 m х 7 m = 700 m3

Densitat de l’aire a una temperatura de + 20 ° C 1,2047 kg / m3. Capacitat calorífica específica de l’aire 1.005 kJ / (kg × ° C). Massa d'aire a la casa:

700 m3 × 1,2047 kg / m3 = 843,29 kg

Suposem que tot l’aire de la casa canvia 5 vegades al dia (és un nombre aproximat). Amb una diferència mitjana entre les temperatures internes i externes de 28 ° C durant tot el període de calefacció, es consumirà energia calorífica diària de mitjana per escalfar l’aire fred entrant:

5 × 28 ° C × 843,29 kg × 1,005 kJ / (kg × ° C) = 118,650,903 kJ

118.650,903 kJ = 32,96 kWh (1 kWh = 3600 kJ)

Aquells. durant la temporada de calefacció, amb un reemplaçament d'aire per cinc, la casa per ventilació perdrà de mitjana 32,96 kWh d'energia calorífica al dia. Durant els 7 mesos del període de calefacció, les pèrdues d’energia seran:

7 x 30 x 32,96 kWh = 6921,6 kWh

Factors que afecten la pèrdua de calor

Els processos de tipus tèrmic es correlacionen perfectament amb els elèctrics: la diferència de temperatura jugarà el paper de la tensió i el flux de calor es pot considerar com una força de corrent, i fins i tot no cal inventar un terme de resistència. El concepte de menor resistència, que apareix en enginyeria tèrmica com a ponts freds, també és plenament vàlid. Si considerem un material arbitrari en una secció, n’hi ha prou amb establir simplement la ruta del flux de calor tant a nivell macro com a nivell micro. En el paper del primer model, agafarem un mur de formigó, en el qual, per necessitat tecnològica, es realitzaran mitjançant subjeccions mitjançant barres d’acer de secció arbitrària.

L’acer és capaç de conduir la calor una mica millor que el formigó i, per tant, es poden distingir 3 fluxos de calor principals:

• 
  A través del formigó.

• A través de barres d'acer.
• Des de la resta de barres fins al formigó.

L’últim model de flux de calor és el més interessant. Com que la barra d'acer s'escalfa més ràpidament, hi ha una diferència de temperatura entre els materials més propers a l'exterior de les parets. Per tant, l'acer no només pot "bombar" la calor cap a fora, sinó que també augmentarà la conductivitat del calor del formigó adjacent. En un medi porós, els processos tèrmics es desenvolupen de la mateixa manera. Gairebé tots els materials de construcció estan fets d’una xarxa ramificada de matèria sòlida i l’espai entre ells s’omple d’aire. Així, un material dens i sòlid servirà com a conductor principal de la calor, però a causa de la complexitat de l’estructura, el recorregut pel qual es propaga la calor serà més gran que la secció transversal. Per tant, el segon factor que determina la resistència tèrmica és que cada capa és heterogènia i té un embolcall de construcció en el seu conjunt.

El tercer factor que afecta la conductivitat tèrmica és el que anomenem acumulació d’humitat als porus.L’aigua té una resistència tèrmica 25 vegades menor que la de l’aire i, si omple els porus i, en general, la conductivitat tèrmica del material serà fins i tot més alta que si no hi hagués porus. Quan l’aigua es congela, la situació empitjorarà encara més: la conductivitat tèrmica pot augmentar fins a 80 vegades i la font d’humitat sol ser l’aire de l’habitació i les precipitacions. Per tant, les tres maneres principals de combatre aquest fenomen seran la impermeabilització de les parets externes, l’ús de protecció contra el vapor i el càlcul de l’acumulació d’humitat, que s’ha de fer paral·lelament a la predicció de pèrdues de calor.

Esquemes de liquidació diferenciats

El mètode més senzill per establir la quantitat de pèrdua de calor en un edifici seria una suma completa dels valors del flux de calor a través de les estructures amb les quals s’edificarà l’edifici. Aquest mètode té en compte completament la diferència en l'estructura de diferents materials, així com les especificitats del flux de calor a través d'ells, i també en els nodes de la unió d'un sol pla amb un altre. Aquest enfocament per calcular les pèrdues de calor d’una casa simplificarà enormement la tasca, ja que les diferents estructures del tipus de tancament poden diferir significativament en el disseny de sistemes de protecció tèrmica. resulta que amb un estudi separat serà més fàcil determinar la quantitat de pèrdues de calor,

perquè hi ha diferents mètodes de càlcul per a això:

1. Per a les parets, la quantitat de fuites de calor serà igual a l'àrea total, que es multiplica per la proporció de la diferència de temperatura amb la resistència. En aquest cas, s’ha de tenir en compte l’orientació de la paret cap als punts cardinals per tenir en compte l’escalfament durant el dia, així com el bufat d’estructures de tipus edificatori.
2. Per a la superposició, el mètode és el mateix, però es tindrà en compte la presència de l’espai de les golfes i el mode d’ús. Fins i tot per a temperatura ambient, podeu aplicar un valor 4 graus més alt i la humitat calculada també serà un 5-10% superior.
3. Les pèrdues de calor pel terra es consideren zones, i descriuen les corretges al llarg de tot el perímetre de l’estructura. Això es deu al fet que la temperatura del terra sota el terra és molt més alta a prop del centre de l'edifici en comparació amb la part on es troba la fonamentació.
4. El flux de calor a través del vidre està determinat per les dades del passaport dels marcs de les finestres i també heu de tenir en compte el tipus de contrafort de les finestres a la paret, així com la profunditat de les pistes.

A continuació, passem a l'exemple de càlcul.

Exemple de càlculs de pèrdues de calor

Abans de demostrar un exemple de càlcul, s’hauria de respondre a una pregunta més: com calcular correctament la resistència integral d’un tipus tèrmic d’estructures complexes amb un gran nombre de capes? És possible fer-ho manualment, per sort, en la construcció moderna, no s’utilitzen molts tipus de bases de càrrega i sistemes d’aïllament. Però és molt difícil tenir en compte la presència d’acabats decoratius, façanes i guixos interiors, així com la influència de tots els processos de transició i altres factors, i és millor utilitzar càlculs automatitzats. Un dels millors recursos de tipus de xarxa per a aquestes tasques serà smаrtsalс.ru, que a més elaborarà un diagrama de desplaçament del punt de rosada en funció de les condicions climàtiques.

Per exemple, prenem una estructura arbitrària. Serà una casa d’una sola planta de forma rectangular regular amb una mida de 8 * 10 metres i una alçada del sostre de 3 metres. La casa té un terra no aïllat sobre una imprimació amb taules sobre troncs amb buits d’aire i l’alçada del sòl és 0,15 metres superior a la marca d’ordenació del terreny del lloc. Els materials de la paret seran un monòlit d’escòria amb un gruix de 0,42 metres amb un guix intern de calç i ciment amb un gruix de fins a 3 cm i una mescla externa de guix-ciment “guant de pell” amb un gruix de fins a 5 cm. La superfície total de vidre és de 9,5 metres quadrats i un paquet de vidre de dues cambres amb un perfil d’estalvi tèrmic amb una resistència tèrmica mitjana de 0,32 m2 * C / W. La superposició es fa sobre bigues de fusta; des de baix es revocarà al llarg de teules, s’omplirà d’escòries i es cobrirà amb una solera d’argila a la part superior, sobre el sostre hi ha un altell fred.La tasca del càlcul de les pèrdues de calor serà la formació d’un sistema de protecció tèrmica de les superfícies de les parets.

Parets

Aplicant les dades sobre el terreny, així com el gruix i els materials de les capes que es van utilitzar per a les parets, al servei esmentat anteriorment, hauríeu d'emplenar els camps adequats. Segons els resultats del càlcul, la resistència a la transferència de calor resulta d’1,11 m2 * C / W i el flux de calor a través de les parets és de 18 W per a tots els metres quadrats. Amb una superfície total de paret (sense vidre) de 102 metres quadrats, la pèrdua total de calor a través de les parets és d’1,92 kWh. En aquest cas, les pèrdues de calor a través de les finestres seran d’1 kW.

Sostre i llosa

La fórmula per calcular la pèrdua de calor d’una casa pel terra de les golfes es pot fer en una calculadora en línia, escollint el tipus d’estructures de tanca requerides. Com a resultat, la resistència de superposició de la transferència de calor és de 0,6 m2 * C / W i la pèrdua de calor és de 31 W per metre quadrat, és a dir, 2,6 kW de tota l’àrea de l’estructura de la tanca. El resultat serà la pèrdua de calor total calculada com a 7 kW * h. Amb una baixa qualitat de les estructures de tipus constructiu, l’indicador és òbviament molt menor que l’actual.

De fet, el càlcul està idealitzat i no té en compte coeficients especials, per exemple, la velocitat de ventilació, que és un component de l’intercanvi de calor de tipus convecció, així com les pèrdues per les portes d’entrada i la ventilació. De fet, a causa de la instal·lació de finestres de baixa qualitat, la manca de protecció al puntal del sostre al Mauerlat i la terrible impermeabilització de les parets des de la fonamentació, les pèrdues de calor reals poden ser 2-3 vegades superiors a les uns. Tot i això, fins i tot els estudis bàsics d’enginyeria tèrmica ajudaran a determinar si les estructures de la casa compleixen les normes sanitàries.

https://youtu.be/XwMK8n_723Q

Pèrdua de calor a través del clavegueram

Durant la temporada de calefacció, l’aigua que entra a la casa és bastant freda, per exemple, té una temperatura mitjana de + 7 ° C. Cal escalfar aigua quan els residents es renten els plats i es banyen. A més, l’aigua de l’aire ambiental de la cisterna del vàter s’escalfa parcialment. Tota la calor rebuda per l’aigua es llença pel desguàs.

Diguem que una família d’una casa consumeix 15 m3 d’aigua al mes. La capacitat calorífica específica de l’aigua és de 4.183 kJ / (kg × ° C). La densitat de l’aigua és de 1000 kg / m3. Diguem que de mitjana l’aigua que entra a la casa s’escalfa a + 30 ° C, és a dir, diferència de temperatura 23 ° C.

En conseqüència, per mes la pèrdua de calor a través del clavegueram serà:

1000 kg / m3 × 15 m3 × 23 ° C × 4.183 kJ / (kg × ° C) = 1443135 kJ

1443135 kJ = 400,87 kWh

Durant els 7 mesos del període de calefacció, els residents aboquen al clavegueram:

7 × 400,87 kWh = 2806,09 kWh