Metodología para el cálculo de ingeniería térmica de un muro exterior. Cálculo de ingeniería térmica de una pared de ladrillos exterior Cálculo de ingeniería térmica de una pared de ladrillos exterior

Datos iniciales

Lugar de construcción - Omsk

z altura = 221 días

t altura = -8,4ºС.

t texto = -37ºС.

t int = + 20ºС;

humedad del aire: = 55%;

Condiciones de funcionamiento de las estructuras de cerramiento - B. Coeficiente de transferencia de calor. superficie interior Esgrima A int = 8,7 W/m2°C.

a texto = 23 W/m 2 °C.

Los datos necesarios sobre las capas estructurales de la pared para los cálculos de ingeniería térmica se resumen en la tabla.

1. Determinación del grado-día del período de calefacción mediante la fórmula (2) SP 23-101-2004:

D d = (t int - t ht) z th = (20–(8.4))·221= 6276.40

2. Valor estandarizado de resistencia a la transferencia de calor de paredes exteriores según la fórmula (1) SP 23-101-2004:

R reg = a · D d + b =0.00035·6276.40+ 1.4 =3.6m 2 ·°С/W.

3. Resistencia reducida a la transferencia de calor. R 0 r de paredes exteriores de ladrillo con aislamiento efectivo de edificios residenciales se calcula mediante la fórmula

R 0 r = R 0 condicional r,

donde R 0 convencional es la resistencia a la transferencia de calor de las paredes de ladrillo, determinada convencionalmente mediante las fórmulas (9) y (11) sin tener en cuenta las inclusiones conductoras de calor, m 2 °C/W;

R 0 r - resistencia reducida a la transferencia de calor teniendo en cuenta el coeficiente de uniformidad térmica r, que para paredes es 0,74.

El cálculo se realiza a partir de la condición de igualdad.

por eso,

R 0 convencional = 3,6/0,74 = 4,86 ​​m 2 °C / W

R 0 convencional =R si +R k +R se

R k = R reg - (R si + R se) = 3,6- (1/8,7 + 1/23) = 3,45 m 2 °C / W

4. Resistencia térmica del exterior. pared de ladrillo una estructura en capas se puede representar como la suma de las resistencias térmicas de las capas individuales, es decir,

R k = R 1 + R 2 + R ut + R 4

5. Determinar la resistencia térmica del aislamiento:

R ut = R k + (R 1 + R 2 + R 4) = 3,45– (0,037 + 0,79) = 2,62 m 2 °C/W.

6. Encuentre el espesor del aislamiento:

Rhode Island

= · R ut = 0,032 · 2,62 = 0,08 m.

Aceptamos un espesor de aislamiento de 100 mm.

El espesor final de la pared será (510+100) = 610 mm.

Comprobamos teniendo en cuenta el espesor aceptado del aislamiento:

R 0 r = r (R si + R 1 + R 2 + R ut + R 4 + R se) = 0,74 (1/8,7 + 0,037 + 0,79 + 0,10/0,032+ 1/23 ) = 4,1m 2 °C/ w.

Condición R 0 r = 4,1> = 3,6m 2 °C/W se cumple.

Comprobación del cumplimiento de los requisitos sanitarios e higiénicos.

protección térmica del edificio

1. Compruebe si se cumple la condición. :

∆t = (t En t - t ext)/ R 0r a int = (20-(37))/4,1 8,7 = 1,60 ºС

Según tabla. 5SP 23-101-2004 ∆ t n = 4 °С, por lo tanto, la condición ∆ t = 1,60< ∆t Se cumple n = 4 ºС.

2. Compruebe si se cumple la condición. :

] = 20 – =

20 – 1,60 = 18,40ºС

3. Según el Apéndice SP 23-101–2004 para la temperatura del aire interno t int = 20 ºC y humedad relativa = 55% temperatura punto de rocío t d = 10,7ºС, por tanto, la condición τsi = 18,40> t re = realizado.

Conclusión. La estructura envolvente satisface los requisitos reglamentarios Protección térmica del edificio.

4.2 Cálculo de ingeniería térmica del revestimiento del ático.

Datos iniciales

Determine el espesor del aislamiento del piso del ático, que consiste en aislamiento δ = 200 mm, barrera de vapor, prof. hoja

Piso del ático:

Cobertura combinada:

Lugar de construcción - Omsk

Duración de la temporada de calefacción. z altura = 221 días.

Temperatura media de diseño del período de calefacción. t altura = -8,4ºС.

Temperatura fría durante cinco días t texto = –37ºС.

El cálculo se realizó para un edificio residencial de cinco pisos:

temperatura del aire interior t int = + 20ºС;

humedad del aire: = 55%;

El nivel de humedad de la habitación es normal.

Condiciones de funcionamiento de las estructuras de cerramiento – B.

Coeficiente de transferencia de calor de la superficie interior de la cerca. A int = 8,7 W/m2°C.

Coeficiente de transferencia de calor de la superficie exterior de la cerca. a texto = 12 W/m 2 °C.

Nombre del material Y 0, kg/m³ δ, m λ, mR, m 2°C/W

1. Determinación del grado-día del período de calefacción mediante la fórmula (2) SP 23-101-2004:

D d = (t int - t ht) z th = (20 –8,4) 221=6276,4ºСsut

2. Normalización del valor de resistencia a la transferencia de calor del piso del ático según la fórmula (1) SP 23-101-2004:

R reg = a · D d + b, donde a y b se seleccionan según la tabla 4 SP 23-101-2004

R reg = a · D d + b = 0,00045 · 6276,4+ 1,9 = 4,72 m² · ºС / W

3. El cálculo de ingeniería térmica se realiza a partir de la condición de que la resistencia térmica total R 0 sea igual al R reg normalizado, es decir

4. A partir de la fórmula (8) SP 23-100-2004 determinamos la resistencia térmica de la estructura de cerramiento R k (m² ºС / W)

R k = R reg - (R si + R se)

R reg = 4,72 m² ºС / W

R si = 1 / α int = 1 / 8,7 = 0,115 m² ºС / W

R se = 1 / α text = 1 / 12 = 0,083 m² ºС / W

R k = 4,72– (0,115 + 0,083) = 4,52 m² ºС / W

5. La resistencia térmica de la estructura de cerramiento (piso del ático) se puede representar como la suma de las resistencias térmicas de las capas individuales:

R c = R hormigón armado + R pi + R cs + R ut → R ut = R c + (R hormigón armado + R pi + R cs) = R c - (d/ λ) = 4,52 – 0,29 = 4 ,23

6. Utilizamos la fórmula (6) SP 23-101-2004 y determinamos el espesor de la capa aislante:

d ut = R ut λ ut = 4,23 0,032 = 0,14 m

7. Aceptamos el espesor de la capa aislante como 150 mm.

8. Calculamos la resistencia térmica total R 0:

R 0 = 1 / 8,7 + 0,005 / 0,17 + 0,15 / 0,032 + 1 / 12 = 0,115 + 4,69+ 0,083 = 4,89 m² ºС / W

R 0 ≥ R reg 4,89 ≥ 4,72 satisface el requisito

Comprobación del cumplimiento de las condiciones.

1. Comprobar el cumplimiento de la condición ∆t 0 ≤ ∆t n

El valor de ∆t 0 está determinado por la fórmula (4) SNiP 23/02/2003:

∆t 0 = n ·(t int - t text) / R 0 · a int donde, n es un coeficiente que tiene en cuenta la dependencia de la posición de la superficie exterior con respecto al aire exterior según la tabla. 6

∆t 0 = 1(20+37) / 4,89 8,7 = 1,34ºС

Según tabla. (5) SP 23-101-2004 ∆t n = 3 ºС, por lo tanto, se cumple la condición ∆t 0 ≤ ∆t n.

2. Comprobar el cumplimiento de la condición τ >t d

valor τ calculado usando la fórmula (25) SP 23-101-2004

tsi = t int– [norte(t int–texto)]/(R oh un entero)

τ = 20- 1(20+26) / 4,89 8,7 = 18,66 ºС

3. Según Apéndice R SP 23-01-2004 para temperatura del aire interno t int = +20 ºС y humedad relativa φ = 55% temperatura del punto de rocío t d = 10,7 ºС, por lo tanto, condición τ >t d se cumple.

Conclusión: piso del ático cumple con los requisitos reglamentarios.

En las condiciones climáticas de las latitudes septentrionales, un cálculo térmico correcto de un edificio es de suma importancia para los constructores y arquitectos. Los indicadores obtenidos proporcionarán la información necesaria para el diseño, incluso sobre los materiales utilizados para la construcción, aislamiento adicional, pisos e incluso acabados.

En general, el cálculo del calor afecta a varios procedimientos:

• al planificar la ubicación de habitaciones, muros de carga y cercas, los diseñadores lo tienen en cuenta;
• creación de un proyecto de estructura de sistema de calefacción y ventilación;
• selección de materiales de construcción;
• Análisis de las condiciones de funcionamiento del edificio.

Todo esto está conectado por valores únicos obtenidos como resultado de las operaciones de liquidación. En este artículo te contamos cómo hacer un cálculo térmico. pared exterior edificios, y también dan ejemplos del uso de esta tecnología.

Objetivos del procedimiento

Varios objetivos son relevantes sólo para edificios residenciales o, por el contrario, naves industriales, pero la mayoría de los problemas resueltos son aptos para todos los edificios:

• Mantener condiciones climáticas confortables en el interior de las habitaciones. El término "comodidad" incluye tanto el sistema de calefacción como las condiciones naturales para calentar la superficie de las paredes, el techo y el uso de todas las fuentes de calor. El mismo concepto incluye el sistema de aire acondicionado. Sin una ventilación adecuada, especialmente en la producción, las instalaciones no serán aptas para trabajar.
• Ahorro de electricidad y otros recursos de calefacción. Aquí se aplican los siguientes significados:
  • capacidad calorífica específica de los materiales y revestimientos utilizados;
  • clima fuera del edificio;
  • poder de calefacción.

Es extremadamente antieconómico realizar sistema de calefacción, que simplemente no se utilizará en la medida adecuada, pero será difícil de instalar y costoso de mantener. La misma regla se puede aplicar a los costosos materiales de construcción.

Cálculo de ingeniería térmica: ¿qué es?

El cálculo del calor le permite establecer el espesor óptimo (dos límites: mínimo y máximo) de las paredes circundantes y estructuras portantes, lo que garantizará un funcionamiento a largo plazo sin congelación ni sobrecalentamiento de techos y tabiques. En otras palabras, este procedimiento permite calcular la carga térmica real o esperada, si se realiza en la etapa de diseño, del edificio, que se considerará normal.

El análisis se basa en los siguientes datos:

• diseño de la habitación: presencia de particiones, elementos reflectantes del calor, altura del techo, etc.;
• características del régimen climático en un área determinada: límites de temperatura máxima y mínima, diferencia y rapidez de los cambios de temperatura;
• la ubicación del edificio en los puntos cardinales, es decir, teniendo en cuenta la absorción de calor solar, a qué hora del día hay máxima susceptibilidad al calor del sol;
• influencias mecánicas y propiedades físicas sitio de construcción;
• indicadores de humedad del aire, presencia o ausencia de protección de las paredes contra la penetración de humedad, presencia de selladores, incluidas impregnaciones selladoras;
• el funcionamiento de la ventilación natural o artificial, la presencia del "efecto invernadero", la permeabilidad al vapor y mucho más.

Al mismo tiempo, la evaluación de estos indicadores debe cumplir con una serie de estándares: el nivel de resistencia a la transferencia de calor, la permeabilidad al aire, etc. Considerémoslos con más detalle.

Requisitos para cálculos de ingeniería térmica de locales y documentación relacionada.

Los órganos estatales de inspección que regulan la organización y regulación de la construcción, además de verificar la implementación de las normas de seguridad, han elaborado el SNiP No. 23-02-2003, que detalla las normas para la implementación de medidas de protección térmica de edificios.

El documento propone soluciones de ingeniería que garantizarán el consumo más económico de energía térmica que se gasta en la calefacción de locales (residenciales o industriales, municipales) durante el período de calefacción. Estas recomendaciones y requisitos se han desarrollado teniendo en cuenta la ventilación, la conversión de aire y la ubicación de los puntos de entrada de calor.

SNiP es un proyecto de ley a nivel federal. La documentación regional se presenta en forma de TSN - normas de construcción territorial.

No todos los edificios están dentro de la jurisdicción de estos códigos. En particular, los edificios que se calientan de forma irregular o se construyen sin calefacción no se controlan según estos requisitos. Los cálculos de calefacción son obligatorios para los siguientes edificios:

• residencial – edificios privados y de apartamentos;
• públicas, municipales - oficinas, escuelas, hospitales, guarderías, etc.;
• industrial – fábricas, empresas, ascensores;
• agrícola: cualquier edificio con calefacción para fines agrícolas;
• almacenes – graneros, almacenes.

El texto del documento especifica estándares para todos aquellos componentes que se incluyen en el análisis térmico.

Requerimientos de diseño:

• Aislamiento térmico. No se trata solo de preservar el calor en la estación fría y prevenir la hipotermia y la congelación, sino también de proteger contra el sobrecalentamiento en verano. Por lo tanto, el aislamiento debe ser bidireccional: impedir las influencias del exterior y la liberación de energía del interior.
• El valor permitido de la diferencia de temperatura entre la atmósfera dentro del edificio y el régimen térmico del interior de las estructuras de cerramiento. Esto provocará la acumulación de condensación en las paredes, así como influencia negativa sobre la salud de las personas en el local.
• Estabilidad térmica, es decir, estabilidad de la temperatura, evitando cambios bruscos en el aire calentado.
• Transpirabilidad. El equilibrio es importante aquí. Por un lado, no se puede permitir que el edificio se enfríe debido a la transferencia activa de calor; por otro, es importante evitar que se produzca el “efecto invernadero”. Ocurre cuando se utiliza aislamiento sintético “no transpirable”.
• Sin humedad. La alta humedad no es solo una causa de la aparición de moho, sino también un indicador por el cual se producen graves pérdidas de energía térmica.

Cómo hacer cálculos de ingeniería térmica de las paredes de una casa - parámetros básicos

Antes de proceder con los cálculos de calor directo, es necesario recopilar información detallada sobre la construcción. El informe incluirá respuestas a los siguientes puntos:

• El destino del edificio es residencial, industrial o local público, un propósito específico.
• La latitud geográfica del área donde está o estará ubicada la instalación.
• Características climáticas de la zona.
• La dirección de las paredes es hacia los puntos cardinales.
• Dimensiones de las estructuras de entrada y Marcos de ventana- su altura, ancho, permeabilidad, tipo de ventanas: de madera, de plástico, etc.
• Potencia de equipos de calefacción, disposición de tuberías, baterías.
• El número medio de residentes o visitantes, trabajadores, si se trata de locales industriales que se encuentran al mismo tiempo dentro de los muros.
• Materiales de construcción con los que se fabrican suelos, techos y cualquier otro elemento.
• Presencia o ausencia de suministro agua caliente, el tipo de sistema que es responsable de esto.
• Características de la ventilación, tanto natural (ventanas) como artificial: conductos de ventilación, aire acondicionado.
• Configuración de todo el edificio: número de plantas, total y área separada Locales, ubicación de habitaciones.

Una vez que se han recopilado estos datos, el ingeniero puede comenzar los cálculos.

Le ofrecemos tres métodos que los especialistas utilizan con mayor frecuencia. También se puede utilizar un método combinado, cuando se toman hechos de las tres posibilidades.

Opciones para el cálculo térmico de estructuras de cerramiento.

A continuación se presentan tres indicadores que se tomarán como principales:

• área de construcción desde el interior;
• volumen exterior;
• Coeficientes de conductividad térmica especializados de materiales.

Cálculo del calor por superficie del local.

No es el método más económico, pero sí el más frecuente, especialmente en Rusia. Se trata de cálculos primitivos basados ​​en el indicador de área. Esto no tiene en cuenta el clima, la banda, los valores mínimos y máximos de temperatura, la humedad, etc.

Además, no se tienen en cuenta las principales fuentes de pérdida de calor, como por ejemplo:

• Sistema de ventilación – 30-40%.
• Pendientes del tejado – 10-25%.
• Ventanas y puertas: 15-25%.
• Paredes – 20-30%.
• Piso en el suelo – 5-10%.

Estas imprecisiones se deben a que no se tuvieron en cuenta la mayoría elementos importantes llevar al hecho de que el cálculo del calor en sí puede tener un gran error en ambas direcciones. Por lo general, los ingenieros dejan una “reserva”, por lo que tienen que instalar equipos de calefacción que no se utilizan por completo o amenazan con un sobrecalentamiento severo. A menudo hay casos en los que los sistemas de calefacción y aire acondicionado se instalan al mismo tiempo porque no pueden calcular correctamente la pérdida y la ganancia de calor.

Se utilizan indicadores “más grandes”. Desventajas de este enfoque:

• costosos equipos y materiales de calefacción;
• microclima interior incómodo;
• instalación adicional control automatizado sobre condiciones de temperatura;
• posible congelación de paredes en invierno.

Q=S*100W (150W)

• Q es la cantidad de calor necesaria para un clima confortable en todo el edificio;
• W S – área calentada de la habitación, m.

El valor de 100-150 vatios es un indicador específico de la cantidad de energía térmica necesaria para calentar 1 m2.

Si elige este método, escuche los siguientes consejos:

• Si la altura de las paredes (hasta el techo) no supera los tres metros y el número de ventanas y puertas por superficie es 1 o 2, multiplique el resultado por 100 W. Normalmente, todos los edificios residenciales, tanto privados como de apartamentos, utilizan este valor.
• Si el diseño contiene dos aberturas de ventanas o un balcón, logia, entonces el indicador aumenta a 120-130 W.
• Para industrias y instalaciones de almacenamiento Más a menudo se toma un coeficiente de 150 W.
• Al elegir dispositivos de calefacción (radiadores), si están ubicados cerca de una ventana, vale la pena aumentar su potencia calculada en un 20-30%.

Cálculo térmico de estructuras de cerramiento según el volumen del edificio.

Normalmente este método se utiliza para aquellos edificios donde techos altos– más de 3 metros. Eso es instalaciones industriales. La desventaja de este método es que no se tiene en cuenta la conversión del aire, es decir, el hecho de que siempre hace más calor arriba que abajo.

Q=V*41W (34W)

• V – volumen exterior del edificio en metros cúbicos;
• 41 W es la cantidad específica de calor necesaria para calentar un metro cúbico de un edificio. Si la construcción se lleva a cabo utilizando modernos. materiales de construcción, entonces la cifra es 34 W.

• Vidrio en ventanas:
  • paquete doble – 1;
  • encuadernación – 1.25.
• Materiales de aislamiento:
  • nuevos desarrollos modernos – 0,85;
  • ladrillo estándar en dos capas – 1;
  • espesor de pared pequeño – 1,30.
• Temperatura del aire en invierno:
  • -10 – 0,7;
  • -15 – 0,9;
  • -20 – 1,1;
  • -25 – 1,3.
• Porcentaje de ventanas respecto a la superficie total:
  • 10% – 0,8;
  • 20% – 0,9;
  • 30% – 1;
  • 40% – 1,1;
  • 50% – 1,2.

Todos estos errores pueden y deben tenerse en cuenta, pero rara vez se utilizan en la construcción real.

Un ejemplo de cálculo de ingeniería térmica de la envolvente exterior del edificio mediante el análisis del aislamiento utilizado.

Si está construyendo un edificio residencial o una cabaña usted mismo, le recomendamos encarecidamente que piense en todo hasta el más mínimo detalle para, en última instancia, ahorrar dinero, crear un clima óptimo en el interior y garantizar el funcionamiento a largo plazo de la instalación.

Para hacer esto, necesitas resolver dos problemas:

• hacer el cálculo de calor correcto;
• instalar un sistema de calefacción.

Datos de ejemplo:

• salón de esquina;
• una ventana – 8,12 m2;
• región – región de Moscú;
• espesor de pared – 200 mm;
• área según parámetros externos – 3000*3000.

Es necesario saber cuánta energía se necesita para calentar 1 metro cuadrado de espacio. El resultado será Qsp = 70 W. Si el aislamiento (grosor de la pared) es menor, los valores también serán menores. Comparemos:

• 100 mm – Qsp = 103 W.
• 150 mm – Qsp = 81 W.

Este indicador se tendrá en cuenta a la hora de instalar calefacción.

Software para el diseño de sistemas de calefacción.

Mediante el uso programas de computador Con la empresa ZVSOFT puede calcular todos los materiales gastados en calefacción, así como realizar un plano detallado de las comunicaciones que muestre los radiadores, la capacidad calorífica específica, los costes de energía y los componentes.

La empresa ofrece CAD básico para trabajo de diseño de cualquier complejidad - . En él no solo puedes diseñar un sistema de calefacción, sino también crear diagrama detallado para la construcción de toda la casa. Esto se puede lograr gracias a la gran funcionalidad, la cantidad de herramientas y el trabajo en espacios bidimensionales y tridimensionales.

Puede instalar un complemento al software base. Este programa está diseñado para el diseño de todos los sistemas de ingeniería, incluida la calefacción. Utilizando el sencillo trazado de líneas y la función de planos en capas, puede diseñar varias comunicaciones en un solo dibujo: suministro de agua, electricidad, etc.

Antes de construir una casa, haga un cálculo de ingeniería térmica. Esto le ayudará a no equivocarse con la elección del equipo y la compra de materiales de construcción y aislamiento.

Para mantener su hogar caliente en las heladas más severas, es necesario elegir el sistema de aislamiento térmico adecuado; para ello, se realiza un cálculo de ingeniería térmica de la pared exterior. El resultado de los cálculos muestra qué tan efectivo es el real o el diseñado. El método de aislamiento es.

Cómo hacer un cálculo de ingeniería térmica de una pared exterior.

Primero, debes preparar los datos iniciales. Los siguientes factores influyen en el parámetro calculado:

• la región climática en la que se encuentra la casa;
• finalidad del local: edificio residencial, edificio industrial, hospital;
• modo de funcionamiento del edificio: estacional o durante todo el año;
• la presencia de aberturas de puertas y ventanas en el diseño;
• humedad interior, diferencia entre temperaturas interior y exterior;
• Número de pisos, características del piso.

Después de recopilar y registrar la información inicial, se determinan los coeficientes de conductividad térmica de los materiales de construcción con los que está hecha la pared. El grado de absorción y transferencia de calor depende de qué tan húmedo sea el clima. En este sentido, para calcular los coeficientes, se utilizan mapas de humedad elaborados para Federación Rusa. Después de esto, todos los valores numéricos necesarios para el cálculo se ingresan en las fórmulas correspondientes.

Cálculo de ingeniería térmica de una pared exterior, ejemplo para un muro de hormigón celular

A modo de ejemplo, se calculan las propiedades termoprotectoras de una pared hecha de bloques de espuma, aislada con poliestireno expandido con una densidad de 24 kg/m3 y enlucida por ambas caras con mortero de cal y arena. Los cálculos y la selección de datos tabulares se basan en Construyendo regulaciones.Datos iniciales: área de construcción - Moscú; humedad relativa - 55%, temperatura media en la casa tв = 20О С El espesor de cada capa se establece: δ1, δ4=0,01 m (yeso), δ2=0,2 m (hormigón celular), δ3=0,065 m (poliestireno expandido). "SP Radoslav" ).
El objetivo del cálculo de ingeniería térmica de una pared exterior es determinar la resistencia a la transferencia de calor requerida (Rtr) y real (Rph).
Cálculo

1. Según la Tabla 1 SP 53.13330.2012, en determinadas condiciones, se supone que el régimen de humedad es normal. El valor requerido de Rtr se encuentra usando la fórmula:
   Rtr=a GSOP+b,
   donde a, b se toman de acuerdo con la tabla 3 SP 50.13330.2012. Para un edificio residencial y una pared exterior a = 0,00035; b = 1,4.
   GSOP – grados-día del período de calefacción, se encuentran mediante la fórmula (5.2) SP 50.13330.2012:
   GSOP=(tv-tot)zot,
   donde tв=20О С; tot – temperatura media del aire exterior durante el período de calefacción, según la Tabla 1 SP131.13330.2012 tot = -2,2°C; zdesde = 205 días. (duración de la temporada de calefacción según la misma tabla).
   Sustituyendo los valores de la tabla, encuentran: GSOP = 4551О С*día; Rtr = 2,99 m2*C/W
2. Según la Tabla 2 SP50.13330.2012 para humedad normal, se seleccionan los coeficientes de conductividad térmica de cada capa del “pastel”: λB1 = 0,81 W/(m°C), λB2 = 0,26 W/(m°C), λB3 = 0,041 W/(m°C), λB4=0,81 W/(m°C).
   Utilizando la fórmula E.6 SP 50.13330.2012, se determina la resistencia a la transferencia de calor condicional:
   R0condición=1/αint+δn/λn+1/αext.
   donde αext = 23 W/(m2°C) del párrafo 1 de la tabla 6 SP 50.13330.2012 para paredes exteriores.
   Sustituyendo los números, obtenemos R0cond=2,54m2°C/W. Se aclara utilizando el coeficiente r=0,9, en función de la homogeneidad de las estructuras, la presencia de nervaduras, armaduras y puentes fríos:
   Rf=2,54·0,9=2,29m2°C/W.

El resultado obtenido muestra que la resistencia térmica real es menor que la requerida, por lo que es necesario reconsiderar el diseño del muro.

Cálculo térmico de una pared exterior, el programa simplifica los cálculos.

Los servicios informáticos sencillos aceleran los procesos computacionales y la búsqueda de los coeficientes necesarios. Vale la pena familiarizarse con los programas más populares.

1. "TeReMok". Se ingresan los datos iniciales: tipo de edificio (residencial), temperatura interna 20O, régimen de humedad - normal, área de residencia - Moscú. La siguiente ventana abre el valor calculado de la resistencia estándar a la transferencia de calor: 3,13 m2*оС/W.
   A partir del coeficiente calculado, se realiza un cálculo de ingeniería térmica de una pared exterior hecha de bloques de espuma (600 kg/m3), aislada con espuma de poliestireno extruido “Flurmat 200” (25 kg/m3) y enlucida con mortero de cemento y cal. Seleccionar del menú materiales necesarios, indicando su espesor (bloque de espuma - 200 mm, yeso - 20 mm), dejando la celda con el espesor del aislamiento sin rellenar.
   Al hacer clic en el botón "Cálculo", se obtiene el espesor requerido de la capa de aislamiento térmico: 63 mm. La conveniencia del programa no elimina su inconveniente: no tiene en cuenta las diferentes conductividades térmicas del material de mampostería y del mortero. Gracias al autor, puedes decirlo en esta dirección http://dmitriy.chiginskiy.ru/teremok/
2. El segundo programa lo ofrece el sitio http://rascheta.net/. Su diferencia con el servicio anterior es que todos los espesores se configuran de forma independiente. En el cálculo se introduce el coeficiente de uniformidad térmica r. Se selecciona de la tabla: para bloques de hormigón celular con refuerzo de alambre en juntas horizontales r = 0,9.
   Después de completar los campos, el programa emite un informe sobre cuál es la resistencia térmica real de la estructura seleccionada y si cumple condiciones climáticas. Además, se proporciona una secuencia de cálculos con fórmulas, fuentes normativas y valores intermedios.

Al construir una casa o realizar trabajos de aislamiento térmico, es importante evaluar la efectividad del aislamiento de la pared exterior: un cálculo de ingeniería térmica, realizado de forma independiente o con la ayuda de un especialista, le permite hacerlo de manera rápida y precisa.

Ejemplo de cálculo de ingeniería térmica de estructuras de cerramiento.

1. Datos iniciales

Tarea técnica. Debido a las insatisfactorias condiciones de calor y humedad del edificio, es necesario aislar sus paredes y techo abuhardillado. Para ello, se realizan cálculos de resistencia térmica, resistencia al calor, permeabilidad al aire y al vapor de la envolvente del edificio, evaluando la posibilidad de condensación de humedad en el espesor de las vallas. Establezca el espesor requerido de la capa de aislamiento térmico, la necesidad de utilizar barreras contra el viento y el vapor y el orden de disposición de las capas en la estructura. Desarrollar una solución de diseño que cumpla con los requisitos de SNiP 23-02-2003 “Protección térmica de edificios” para estructuras de cerramiento. Los cálculos deben realizarse de acuerdo con el conjunto de reglas para el diseño y la construcción SP 23-101-2004 "Diseño de protección térmica de edificios".

Características generales del edificio. En el pueblo se encuentra un edificio residencial de dos plantas con buhardilla. Sviritsa, región de Leningrado. La superficie total de estructuras de cerramiento exteriores es de 585,4 m2; superficie total de paredes 342,5 m2; área total de ventanas 51,2 m2; superficie del techo – 386 m2; altura del sótano - 2,4 m.

El diseño estructural del edificio incluye muros de carga, forjados de hormigón armado a base de paneles alveolares de 220 mm de espesor y cimentación de hormigón. Los muros exteriores son de fábrica de ladrillo y revocados por dentro y por fuera con mortero en una capa de unos 2 cm.

La cubierta del edificio es de estructura de celosía con cubierta de juntas de acero, realizada sobre listones con un paso de 250 mm. El aislamiento de 100 mm de espesor está formado por losas de lana mineral colocadas entre las vigas.

El edificio dispone de calefacción estacionaria de acumulación electrotérmica. El sótano tiene una finalidad técnica.

Parámetros climáticos. Según SNiP 23-02-2003 y GOST 30494-96, la temperatura promedio calculada del aire interno se considera igual a

t En t= 20 ºC.

Según SNiP 23/01/99 aceptamos:

1) la temperatura estimada del aire exterior durante la época fría del año para las condiciones del pueblo. Sviritsa, región de Leningrado

t extensión= -29°C;

2) duración del período de calefacción

z ht= 228 días;

3) temperatura media aire exterior durante el período de calefacción

t ht= -2,9°C.

Coeficientes de transferencia de calor. Los valores del coeficiente de transferencia de calor de la superficie interna de las cercas se toman de la siguiente manera: para paredes, pisos y techos lisos α En t= 8,7 W/(m 2 ·ºС).

Los valores del coeficiente de transferencia de calor de la superficie exterior de las vallas se toman de la siguiente manera: para paredes y revestimientos α extensión=23; pisos del ático α extensión=12 W/(m 2 ·ºС);

Resistencia estandarizada a la transferencia de calor. Grados-día de la temporada de calefacción GRAMO d están determinados por la fórmula (1)

GRAMO d= 5221 °C día.

porque el valor GRAMO d difiere de los valores de la tabla, valor estándar R req determinado por la fórmula (2).

Según SNiP 23/02/2003, para el valor de grados-día obtenido, la resistencia a la transferencia de calor normalizada es R req, m 2 °C/W, es:

Para paredes exteriores 3,23;

Revestimientos y solapamientos de accesos 4,81;

Cercado de sótanos y sótanos sin calefacción 4,25;

ventanas y puertas de balcón 0,54.

2. Cálculo de ingeniería térmica de paredes exteriores.

2.1. Resistencia de las paredes exteriores a la transferencia de calor.

Paredes exteriores Están fabricados con ladrillo cerámico hueco y tienen un espesor de 510 mm. Los muros se revocan por el interior con mortero de cal-cemento de 20 mm de espesor, y por el exterior con mortero de cemento del mismo espesor.

Las características de estos materiales (densidad γ 0, coeficiente de conductividad térmica en estado seco  0 y coeficiente de permeabilidad al vapor μ) se toman de acuerdo con la tabla. Cláusula 9 de la solicitud. En este caso, en los cálculos utilizamos los coeficientes de conductividad térmica de los materiales  W. para las condiciones de operación B, (para condiciones de operación húmedas), que se obtienen a partir de la fórmula (2.5). Tenemos:

Para mortero de cal-cemento

γ0 = 1700 kg/m3,

 W.=0,52(1+0,168·4)=0,87 W/(m·°С),

μ=0,098 mg/(m·hPa);

Para Enladrillado de ladrillo cerámico hueco con mortero cemento-arena

γ0 = 1400 kg/m3,

 W.=0,41(1+0,207·2)=0,58 W/(m·°С),

μ=0,16 mg/(m·hPa);

Para mortero de cemento

γ0 = 1800 kg/m3,

 W.=0,58(1+0,151·4)=0,93 W/(m·°С),

μ=0,09 mg/(m·hPa).

La resistencia a la transferencia de calor de una pared sin aislamiento es igual a

R o = 1/8,7 + 0,02/0,87 + 0,51/0,58 + 0,02/0,93 + 1/23 = 1,08 m2°C/W.

En presencia de aberturas de ventanas que forman pendientes de paredes, se acepta el coeficiente de uniformidad térmica de paredes de ladrillo con un espesor de 510 mm. r = 0,74.

Entonces la resistencia reducida a la transferencia de calor de las paredes del edificio, determinada por la fórmula (2.7), es igual a

R r o =0,74·1,08=0,80 m 2 ·°С/W.

El valor obtenido es mucho menor que el valor estándar de resistencia a la transferencia de calor, por lo que se necesita un dispositivo aislamiento térmico exterior y posterior enlucido con protección y composiciones decorativas Mortero de yeso reforzado con malla de fibra de vidrio.

Para que el aislamiento térmico se seque, la capa de yeso de cobertura debe ser permeable al vapor, es decir, poroso con baja densidad. Seleccionamos un mortero poroso de cemento-perlita que tenga las siguientes características:

γ0 = 400 kg/m3,

 0 = 0,09 W/(m°C),

 W.=0,09(1+0,067·10)=0,15 W/(m·°С),

 = 0,53 mg/(m·hPa).

Resistencia total a la transferencia de calor de capas agregadas de aislamiento térmico. R t y revestimiento de yeso R w no debería ser menos

R t+ R w = 3,23/0,74-1,08 = 3,28 m2°C/W.

Preliminarmente (con aclaraciones posteriores) aceptamos el espesor del revestimiento de yeso como 10 mm, luego su resistencia a la transferencia de calor es igual a

R w = 0,01/0,15 = 0,067 m2°C/W.

Cuando se utiliza para el aislamiento térmico de tableros de lana mineral producidos por JSC "Mineral Wool" de la marca Facade Butts  0 =145 kg/m 3,  0 =0,033,  W. =0,045 W/(m °C) el espesor de la capa de aislamiento térmico será

δ=0,045·(3,28-0,067)=0,145 m.

Las losas de lana de roca están disponibles en espesores de 40 a 160 mm en incrementos de 10 mm. Aceptamos un espesor de aislamiento térmico estándar de 150 mm. Así, las losas se colocarán en una sola capa.

Comprobación del cumplimiento de los requisitos de ahorro energético. El diagrama de diseño del muro se muestra en la Fig. 1. Las características de las capas de la pared y la resistencia total de la pared a la transferencia de calor sin tener en cuenta la barrera de vapor se dan en la tabla. 2.1.

Tabla 2.1

Características de las capas de pared yresistencia total de la pared a la transferencia de calor

	Material de capa	Densidad γ 0, kg/m 3	Espesor δ, m	Coeficiente de conductividad térmica calculado λ W., W/(m·K)	Diseño de resistencia a la transferencia de calor. R, m 2 °C)/W
	Yeso interior (mortero de cal-cemento)
	Mampostería de ladrillos cerámicos huecos
	Yeso externo ( mortero de cemento)
	Aislante de lana mineral FACHADA BATTS
	Yeso protector y decorativo (mortero cemento-perlita)

La resistencia a la transferencia de calor de las paredes del edificio después del aislamiento será:

R oh = 1/8,7+4,32+1/23=4,48 m2°C/W.

Teniendo en cuenta el coeficiente de uniformidad térmica de las paredes exteriores ( r= 0,74) obtenemos la resistencia reducida a la transferencia de calor

R oh r= 4,48 0,74 = 3,32 m2°C/W.

Valor recibido R oh r= 3.32 excede el estándar R req=3,23, ya que el espesor real de los paneles termoaislantes es mayor que el calculado. Esta situación cumple con el primer requisito de SNiP 23-02-2003 para la resistencia térmica de la pared: R o ≥ R req .

Verificación del cumplimiento de los requisitos deCondiciones interiores sanitarias, higiénicas y confortables. Diferencia calculada entre la temperatura del aire interno y la temperatura de la superficie de la pared interna Δ t 0 es

Δ t 0 =norte(t En t – t extensión)/(R oh r ·α En t)=1,0(20+29)/(3,32·8,7)=1,7 ºС.

Según SNiP 23/02/2003, para las paredes exteriores de edificios residenciales, se permite una diferencia de temperatura de no más de 4,0 ºС. Por tanto, la segunda condición (Δ t 0 ≤Δ t norte) hecho.

PAG
comprobemos la tercera condición ( τ En t >t creció), es decir ¿Es posible que la humedad se condense en la superficie interior de la pared a la temperatura exterior de diseño? t extensión= -29°C. Temperatura de la superficie interior τ En t La estructura envolvente (sin inclusión conductora de calor) está determinada por la fórmula.

τ En t = t En t –Δ t 0 = 20–1,7 = 18,3 °C.

Presión de vapor de agua interior mi En t igual a

Hace mucho tiempo, los edificios y estructuras se construyeron sin pensar en las cualidades de conductividad térmica que tenían las estructuras de cerramiento. En otras palabras, las paredes simplemente se hicieron gruesas. Y si alguna vez ha estado en antiguas casas de comerciantes, se habrá dado cuenta de que las paredes exteriores de estas casas están hechas de ladrillos cerámicos, cuyo espesor es de aproximadamente 1,5 metros. Tal espesor de la pared de ladrillos aseguró y garantiza una estancia completamente cómoda para las personas en estas casas, incluso en las heladas más severas.

Hoy en día todo ha cambiado. Y ahora no es económicamente rentable hacer paredes tan gruesas. Por ello, se han inventado materiales que pueden reducirlo. Algunos de ellos: aislamiento y bloques de silicato de gas. Gracias a estos materiales, por ejemplo, el espesor de la mampostería se puede reducir hasta 250 mm.

Ahora las paredes y los techos suelen estar hechos de 2 o 3 capas, una de las cuales es un material con buenas propiedades de aislamiento térmico. Y para determinar el espesor óptimo de este material, se realiza un cálculo de ingeniería térmica y se determina el punto de rocío.

Puede descubrir cómo calcular el punto de rocío en la página siguiente. Los cálculos de ingeniería térmica también se considerarán aquí con un ejemplo.

Documentos regulatorios requeridos

Para el cálculo, necesitará dos SNiP, una empresa conjunta, un GOST y un manual:

• SNiP 23-02-2003 (SP 50.13330.2012). "Protección térmica de edificios". Edición actualizada de 2012.
• SNIP 23-01-99* (SP 131.13330.2012). "Climatología del edificio". Edición actualizada de 2012.
• SP 23-101-2004. "Diseño de protección térmica de edificaciones".
• GOST 30494-96 (reemplazado por GOST 30494-2011 desde 2011). "Edificios residenciales y públicos. Parámetros del microclima interior".
• Beneficio. P.EJ. Malyavin "Pérdida de calor de un edificio. Manual de referencia".

Parámetros calculados

En el proceso de realizar cálculos de ingeniería térmica, se determina lo siguiente:

• características térmicas de los materiales de construcción de estructuras de cerramiento;
• resistencia reducida a la transferencia de calor;
• cumplimiento de esta resistencia reducida con el valor estándar.

Ejemplo. Cálculo de ingeniería térmica de una pared de tres capas sin espacio de aire.

Datos iniciales

1. Clima local y microclima interior.

Área de construcción: Nizhny Novgorod.

Finalidad del edificio: residencial.

La humedad relativa calculada del aire interno en condiciones de ausencia de condensación en las superficies internas de las cercas externas es igual a - 55% (SNiP 23-02-2003 cláusula 4.3. Tabla 1 para condiciones normales de humedad).

La temperatura óptima del aire en una sala de estar durante la estación fría es t int = 20°C (GOST 30494-96 tabla 1).

Temperatura del aire exterior estimada texto, determinada por la temperatura del período de cinco días más frío con una probabilidad de 0,92 = -31°C (SNiP 23-01-99 tabla 1 columna 5);

La duración del período de calefacción con una temperatura media diaria del aire exterior de 8°C es igual a z ht = 215 días (SNiP 23-01-99 tabla 1 columna 11);

Temperatura media del aire exterior durante el período de calefacción t ht = -4,1°C (SNiP 23-01-99 tabla 1 columna 12).

2. Diseño de pared

El muro consta de las siguientes capas:

• Ladrillo decorativo (besser) de 90 mm de espesor;
• aislamiento (tablero de lana mineral), en la figura su espesor está indicado con el signo “X”, ya que se encontrará durante el proceso de cálculo;
• ladrillo silicocalcáreo de 250 mm de espesor;
• yeso (mortero complejo), una capa adicional para obtener una imagen más objetiva, ya que su influencia es mínima, pero existe.

3. Características termofísicas de los materiales.

Los valores de las características del material se resumen en la tabla.

Nota (*): Estas características también se pueden encontrar en los fabricantes de materiales aislantes térmicos.

Cálculo

4. Determinación del espesor del aislamiento.

Para calcular el espesor de la capa de aislamiento térmico, es necesario determinar la resistencia a la transferencia de calor de la estructura de cerramiento en función de los requisitos de las normas sanitarias y el ahorro de energía.

4.1. Determinación del estándar de protección térmica en base a condiciones de ahorro energético.

Determinación de los grados-día del período de calefacción según la cláusula 5.3 del SNiP 23/02/2003:

re = ( t int - t ht) z ht = (20 + 4,1)215 = 5182°C×día

Nota: Los días grado también se denominan GSOP.

El valor estándar de la resistencia reducida a la transferencia de calor debe tomarse al menos los valores estandarizados determinados según SNIP 23-02-2003 (Tabla 4) dependiendo del grado-día del área de construcción:

R req = a×D d + b = 0,00035 × 5182 + 1,4 = 3,214m2 × °C/W,

donde: Dd es el grado-día del período de calefacción en Nizhny Novgorod,

a y b - coeficientes aceptados según la tabla 4 (si SNiP 23-02-2003) o según la tabla 3 (si SP 50.13330.2012) para las paredes de un edificio residencial (columna 3).

4.1. Determinación de estándares de protección térmica en función de las condiciones sanitarias.

En nuestro caso se considera a modo de ejemplo, ya que este indicador se calcula para naves industriales con exceso de calor sensible superior a 23 W/m3 y naves destinadas a operación estacional(en otoño o primavera), así como edificios con una temperatura del aire interna de diseño de 12 ° C y una menor resistencia a la transferencia de calor de las estructuras de cerramiento (excepto las translúcidas).

Determinación de la resistencia estándar (máxima permitida) a la transferencia de calor según las condiciones sanitarias (fórmula 3 SNiP 23/02/2003):

donde: n = 1 - coeficiente adoptado según la Tabla 6 para la pared exterior;

t int = 20°С - valor de los datos originales;

t text = -31°С - valor de los datos originales;

Δt n = 4°С - la diferencia de temperatura normalizada entre la temperatura del aire interno y la temperatura de la superficie interna de la estructura de cerramiento, tomada de acuerdo con la Tabla 5 en este caso para las paredes externas de edificios residenciales;

α int = 8,7 W/(m 2 ×°C) - coeficiente de transferencia de calor de la superficie interna de la estructura de cerramiento, tomado de acuerdo con la Tabla 7 para paredes externas.

4.3. Norma de protección térmica

De los cálculos anteriores, para la resistencia de transferencia de calor requerida seleccionamos R req de la condición de ahorro de energía y ahora denotarlo R tr0 = 3.214 m 2 × °C/W .

5. Determinación del espesor del aislamiento.

Para cada capa de una pared determinada, es necesario calcular la resistencia térmica mediante la fórmula:

donde: δi - espesor de capa, mm;

λ i es el coeficiente de conductividad térmica calculado del material de la capa W/(m × °C).

1 capa ( ladrillo decorativo): R 1 = 0,09/0,96 = 0,094 m 2 × °C/W .

Capa 3 (ladrillo silicocalcáreo): R 3 = 0,25/0,87 = 0,287 m2 × °C/W .

4ª capa (yeso): R 4 = 0,02/0,87 = 0,023 m2 × °C/W .

Determinación de la resistencia térmica mínima permitida (requerida) material de aislamiento térmico(fórmula 5.6 de E.G. Malyavin “Pérdida de calor de un edificio. Manual de referencia”):

donde: R int = 1/α int = 1/8,7 - resistencia a la transferencia de calor en la superficie interior;

R text = 1/α text = 1/23 - resistencia a la transferencia de calor en la superficie exterior, α text se toma de acuerdo con la tabla 14 para paredes externas;

ΣR i = 0,094 + 0,287 + 0,023 - la suma de las resistencias térmicas de todas las capas de la pared sin una capa de aislamiento, determinada teniendo en cuenta los coeficientes de conductividad térmica de los materiales adoptados en la columna A o B (columnas 8 y 9 de la tabla D1 SP 23-101-2004) en de acuerdo con las condiciones de humedad de la pared, m 2 °C /W

El espesor del aislamiento es igual a (fórmula 5.7):

donde: λ ut - coeficiente de conductividad térmica del material aislante, W/(m °C).

Determinación de la resistencia térmica de la pared a partir de la condición de que el espesor total del aislamiento sea de 250 mm (fórmula 5.8):

donde: ΣR t,i es la suma de las resistencias térmicas de todas las capas de la valla, incluida la capa aislante, del espesor estructural aceptado, m 2 °C/W.

Del resultado obtenido podemos concluir que

R0 = 3,503m2 × °C/W> Rtr0 = 3.214m2 × °C/W→ por lo tanto, se selecciona el espesor del aislamiento Bien.

Efecto del espacio de aire

En el caso de que se utilice mampostería de tres capas como aislamiento. lana mineral, lana de vidrio u otro aislamiento de losa, es necesario instalar una capa de aire ventilado entre la mampostería exterior y el aislamiento. El espesor de esta capa debe ser de al menos 10 mm, preferiblemente de 20 a 40 mm. Es necesario para secar el aislamiento, que se moja por la condensación.

Este espacio de aire no es un espacio cerrado, por lo tanto, si está presente en el cálculo, es necesario tener en cuenta los requisitos del párrafo 9.1.2 de SP 23-101-2004, a saber:

a) capas de estructura ubicadas entre el espacio de aire y Superficie exterior(en nuestro caso, se trata de ladrillos decorativos (besser)), no se tienen en cuenta en el cálculo de ingeniería térmica;

b) en la superficie de la estructura frente a la capa ventilada por aire exterior, se debe tomar el coeficiente de transferencia de calor α ext = 10,8 W/(m°C).

Nota: La influencia del espacio de aire se tiene en cuenta, por ejemplo, en los cálculos de ingeniería térmica de ventanas de plástico con doble acristalamiento.