Características de la determinación de la conductividad térmica de los materiales de construcción. Cálculo de pérdida de calor Comparación de conductividad térmica de diferentes materiales

El término "conductividad térmica" se aplica a las propiedades de los materiales para transmitir energía térmica de zonas calientes a zonas frías. La conductividad térmica se basa en el movimiento de partículas dentro de sustancias y materiales. La capacidad de transferir energía térmica en términos cuantitativos es el coeficiente de conductividad térmica. El ciclo de transferencia de energía térmica, o intercambio de calor, puede tener lugar en cualquier sustancia con una ubicación desigual de las diferentes secciones de temperatura, pero la conductividad térmica depende de la presión y la temperatura en el material mismo, así como de su estado: gaseoso, líquido. o sólido.

Físicamente, la conductividad térmica de los materiales es igual a la cantidad de calor que fluye a través de un objeto homogéneo de dimensiones y área establecidas durante un cierto período de tiempo a una diferencia de temperatura específica (1 K). En el sistema SI, un solo indicador que tiene un coeficiente de conductividad térmica generalmente se mide en W / (m K).

Cómo calcular la conductividad térmica usando la ley de Fourier

En un régimen térmico dado, la densidad de flujo durante la transferencia de calor es directamente proporcional al vector de aumento máximo de temperatura, cuyos parámetros cambian de una sección a otra, y módulo con la misma tasa de aumento de temperatura en la dirección del vector:

q → = − ϰ x grad x (T), donde:

• q → - la dirección de la densidad del objeto que transfiere calor, o el volumen de flujo de calor que fluye a través del sitio durante una unidad de tiempo dada a través de un área determinada, perpendicular a todos los ejes;
• ϰ es el coeficiente específico de conductividad térmica del material;
• T es la temperatura del material.

Al aplicar la ley de Fourier no se tiene en cuenta la inercia del flujo de energía térmica, por lo que se entiende la transferencia instantánea de calor desde cualquier punto a cualquier distancia. Por lo tanto, la fórmula no se puede usar para calcular la transferencia de calor durante procesos con una alta tasa de repetición. Se trata de la radiación ultrasónica, la transferencia de energía térmica por ondas de choque o de impulso, etc. Hay una solución de la ley de Fourier con un término de relajación:

τ X ∂ q / ∂ t = − (q + ϰ X ∇T) .

Si la relajación τ es instantánea, entonces la fórmula se convierte en la ley de Fourier.

Tabla aproximada de conductividad térmica de materiales:

La tabla dada de conductividad térmica tiene en cuenta la transferencia de calor por radiación térmica y el intercambio de calor de partículas. Dado que el vacío no transfiere calor, fluye con la ayuda de la radiación solar u otro tipo de generación de calor. En un medio gaseoso o líquido, se mezclan artificial o naturalmente capas con diferentes temperaturas.

Al calcular la conductividad térmica de una pared, se debe tener en cuenta que la transferencia de calor a través de las superficies de las paredes varía debido al hecho de que la temperatura en el edificio y en la calle siempre es diferente y depende del área de superficies u200ball de la casa y en la conductividad térmica de los materiales de construcción.

Para cuantificar la conductividad térmica se introdujo un valor como el coeficiente de conductividad térmica de los materiales. Muestra cómo un material en particular es capaz de transferir calor. Cuanto mayor sea este valor, por ejemplo, la conductividad térmica del acero, más eficientemente conducirá el calor el acero.

• Al aislar una casa de madera, se recomienda elegir materiales de construcción con un coeficiente bajo.
• Si la pared es de ladrillo, entonces con un valor de coeficiente de 0,67 W / (m2 K) y un espesor de pared de 1 m, con un área de 1 m 2, con una diferencia entre las temperaturas exterior e interior. de 1 0 C, el ladrillo transmitirá 0,67 W de energía. Con una diferencia de temperatura de 10 0 C, el ladrillo transmitirá 6,7 W, etc.

El valor estándar del coeficiente de conductividad térmica del aislamiento térmico y otros materiales de construcción es válido para un espesor de pared de 1 m. Para calcular la conductividad térmica de una superficie de diferente espesor, el coeficiente debe dividirse por el valor del espesor de pared seleccionado ( metros).

En SNiP y al realizar cálculos, aparece el término "resistencia térmica del material", significa conductividad térmica inversa. Es decir, con una conductividad térmica de una lámina de espuma de 10 cm y su conductividad térmica de 0,35 W / (m 2 K), la resistencia térmica de la lámina es de 1 / 0,35 W / (m 2 K) \u003d 2,85 (m 2 K) / W.

A continuación se muestra una tabla de conductividad térmica para materiales de construcción populares y aislantes térmicos:

Además, es necesario tener en cuenta la conductividad térmica de los calentadores debido a sus flujos de calor de chorro. En un medio denso, es posible “transferir” cuasipartículas de un material de construcción calentado a otro, más frío o más caliente, a través de poros submicrónicos, lo que ayuda a difundir el sonido y el calor, incluso si hay un vacío absoluto en estos poros.

Sea cual sea la escala de la construcción, el primer paso es desarrollar un proyecto. Los dibujos reflejan no solo la geometría de la estructura, sino también el cálculo de las principales características térmicas. Para hacer esto, necesita conocer la conductividad térmica de los materiales de construcción. El objetivo principal de la construcción es construir estructuras duraderas, estructuras duraderas que sean cómodas sin costos de calefacción excesivos. En este sentido, es de suma importancia conocer los coeficientes de conductividad térmica de los materiales.

El ladrillo tiene la mejor conductividad térmica.

Características del indicador

El término conductividad térmica se refiere a la transferencia de energía térmica de los objetos más calientes a los más fríos. El intercambio continúa hasta que se alcanza el equilibrio de temperatura.

La transferencia de calor está determinada por el tiempo durante el cual la temperatura en el local está de acuerdo con la temperatura ambiente. Cuanto menor sea este intervalo, mayor será la conductividad térmica del material de construcción.

Para caracterizar la conductividad del calor se utiliza el concepto de coeficiente de conductividad térmica, que muestra cuánto calor pasa a través de tal o cual superficie en tal o cual tiempo. Cuanto mayor sea esta cifra, mayor será la transferencia de calor y el edificio se enfría mucho más rápido. Por lo tanto, al erigir estructuras, se recomienda utilizar materiales de construcción con una conductividad térmica mínima.

En este video aprenderá sobre la conductividad térmica de los materiales de construcción:

Cómo determinar la pérdida de calor

Los principales elementos del edificio a través de los cuales se escapa el calor:

• puertas (5-20%);
• género (10-20%);
• techo (15-25%);
• paredes (15-35%);
• ventanas (5-15%).

El nivel de pérdida de calor se determina utilizando una cámara termográfica. El rojo indica las áreas más difíciles, el amarillo y el verde indican menos pérdida de calor. Las zonas con menos pérdidas están resaltadas en azul. El valor de la conductividad térmica se determina en el laboratorio y el material recibe un certificado de calidad.

El valor de la conductividad térmica depende de los siguientes parámetros:

1. Porosidad. Los poros indican la heterogeneidad de la estructura. Cuando el calor pasa a través de ellos, el enfriamiento será mínimo.
2. Humedad. Un alto nivel de humedad provoca el desplazamiento del aire seco por gotas líquidas de los poros, por lo que el valor aumenta muchas veces.
3. Densidad. Una mayor densidad promueve una interacción más activa de las partículas. Como resultado, la transferencia de calor y el equilibrio de temperatura son más rápidos.

Coeficiente de conductividad térmica

En la casa, las pérdidas de calor son inevitables y ocurren cuando la temperatura fuera de la ventana es más baja que en las habitaciones. La intensidad es variable y depende de muchos factores, los principales son los siguientes:

1. Área superficial involucrada en la transferencia de calor.
2. Un indicador de conductividad térmica de materiales de construcción y elementos de construcción.
3. diferencia de temperatura.

La letra griega λ se utiliza para designar la conductividad térmica de los materiales de construcción. La unidad de medida es W/(m×°C). El cálculo se realiza para 1 m² de pared de un metro de espesor. Aquí se asume una diferencia de temperatura de 1°C.

Caso de estudio

Convencionalmente, los materiales se dividen en aislantes térmicos y estructurales. Estos últimos tienen la conductividad térmica más alta, a partir de ellos se construyen paredes, techos y otras cercas. Según la tabla de materiales, al construir muros de hormigón armado, para garantizar un bajo intercambio de calor con el medio ambiente, su espesor debe ser de aproximadamente 6 m. el edificio será voluminoso y caro.

En caso de un cálculo incorrecto de la conductividad térmica durante el diseño, los residentes de la futura casa se contentarán con solo el 10% del calor de las fuentes de energía. Por lo tanto, se recomienda aislar adicionalmente las casas hechas de materiales de construcción estándar.

Al realizar la impermeabilización correcta del aislamiento, la alta humedad no afecta la calidad del aislamiento térmico y la resistencia del edificio a la transferencia de calor será mucho mayor.

La mejor opción es usar un calentador.

La opción más común es una combinación de una estructura de soporte hecha de materiales de alta resistencia con aislamiento térmico adicional. Por ejemplo:

1. Casa de marco. El aislamiento se coloca entre los postes. A veces, con una ligera disminución en la transferencia de calor, se requiere aislamiento adicional fuera del marco principal.
2. Construcción de materiales estándar. Cuando las paredes son de ladrillo o bloque de hormigón, el aislamiento se realiza desde el exterior.

Materiales de construcción para paredes exteriores.

Las paredes de hoy se construyen con diferentes materiales, pero los más populares siguen siendo: madera, ladrillo y bloques de construcción. La principal diferencia es la densidad y la conductividad térmica de los materiales de construcción. El análisis comparativo le permite encontrar la media dorada en la relación entre estos parámetros. Cuanto mayor sea la densidad, mayor será la capacidad de carga del material y, por lo tanto, de toda la estructura. Pero la resistencia térmica se vuelve más pequeña, es decir, los costos de energía aumentan. Por lo general, a menor densidad hay porosidad.

Coeficiente de conductividad térmica y su densidad.

Aislamiento de paredes

Los calentadores se utilizan cuando no hay suficiente resistencia térmica de las paredes exteriores. Por lo general, para crear un microclima confortable en el local, es suficiente un espesor de 5-10 cm.

El valor del coeficiente λ se da en la siguiente tabla.

La conductividad térmica mide la capacidad de un material para conducir el calor a través de sí mismo. Depende fuertemente de la composición y estructura. Los materiales densos como los metales y la piedra son buenos conductores del calor, mientras que los materiales de baja densidad como el gas y el aislamiento poroso son malos conductores.

Material metodológico para el autocálculo del espesor de los muros de la casa con ejemplos y una parte teórica.

Parte 1. Resistencia a la transferencia de calor: el criterio principal para determinar el espesor de la pared

Para determinar el espesor de la pared, que es necesario para cumplir con los estándares de eficiencia energética, la resistencia a la transferencia de calor de la estructura diseñada se calcula de acuerdo con la sección 9 "Metodología para el diseño de protección térmica de edificios" SP 23-101-2004.

La resistencia a la transferencia de calor es una propiedad de un material que indica cómo un material determinado retiene el calor. Este es un valor específico que muestra cuán lentamente se pierde calor en vatios cuando un flujo de calor pasa a través de una unidad de volumen con una diferencia de temperatura de 1°C en las paredes. Cuanto mayor sea el valor de este coeficiente, más “caliente” será el material.

Todas las paredes (estructuras de cerramiento no translúcidas) se consideran para la resistencia térmica de acuerdo con la fórmula:

R \u003d δ / λ (m 2 ° C / W), donde:

δ es el espesor del material, m;

λ - conductividad térmica específica, W / (m · ° С) (se puede tomar de los datos del pasaporte del material o de las tablas).

El valor resultante de Rtotal se compara con el valor tabular en SP 23-101-2004.

Para centrarnos en el documento normativo, es necesario calcular la cantidad de calor necesaria para calentar el edificio. Se realiza según SP 23-101-2004, el valor resultante es "grado día". Las reglas recomiendan las siguientes proporciones.

Los resultados obtenidos deben ser verificados con las normas de la cláusula 5. SNiP 23-02-2003 "Protección térmica de edificios".

También debe tener en cuenta las condiciones climáticas de la zona donde se está construyendo el edificio: diferentes regiones tienen diferentes requisitos debido a las diferentes condiciones de temperatura y humedad. Aquellas. el grosor de la pared del bloque de gas no debería ser el mismo para la región costera, el centro de Rusia y el extremo norte. En el primer caso será necesario corregir la conductividad térmica teniendo en cuenta la humedad (hacia arriba: mayor humedad reduce la resistencia térmica), en el segundo caso se puede dejar “como está”, en el tercer caso se asegúrese de tener en cuenta que la conductividad térmica del material aumentará debido a una mayor diferencia de temperatura.

Parte 2. Conductividad térmica de los materiales de las paredes.

El coeficiente de conductividad térmica de los materiales de la pared es este valor, que muestra la conductividad térmica específica del material de la pared, es decir ¿Cuánto calor se pierde cuando un flujo de calor pasa a través de una unidad de volumen condicional con una diferencia de temperatura en sus superficies opuestas de 1°C? Cuanto menor sea el valor del coeficiente de conductividad térmica de las paredes, cuanto más cálido resultará el edificio, mayor será el valor, más potencia deberá ingresarse en el sistema de calefacción.

De hecho, este es el recíproco de la resistencia térmica discutida en la parte 1 de este artículo. Pero esto se aplica solo a valores específicos para condiciones ideales. El coeficiente de conductividad térmica real para un material en particular se ve afectado por una serie de condiciones: diferencia de temperatura en las paredes del material, estructura heterogénea interna, nivel de humedad (que aumenta el nivel de densidad del material y, en consecuencia, aumenta su conductividad térmica ) y muchos otros factores. Como regla, la conductividad térmica tabular debe reducirse al menos un 24% para obtener un diseño óptimo para climas templados.

Parte 3. El valor mínimo permitido de resistencia de pared para varias zonas climáticas.

La resistencia térmica mínima permitida se calcula para analizar las propiedades térmicas del muro diseñado para varias zonas climáticas. Este es un valor normalizado (básico), que muestra cuál debe ser la resistencia térmica de la pared, según la región. Primero, elige el material para la estructura, calcula la resistencia térmica de su pared (parte 1) y luego la compara con los datos tabulares contenidos en SNiP 23-02-2003. Si el valor obtenido resulta ser inferior al establecido por las reglas, entonces es necesario aumentar el grosor de la pared o aislar la pared con una capa aislante del calor (por ejemplo, lana mineral).

De acuerdo con el párrafo 9.1.2 de SP 23-101-2004, la resistencia de transferencia de calor mínima permisible R o (m 2 ° C / W) de la estructura de cerramiento se calcula como

R o \u003d R 1 + R 2 + R 3, donde:

R 1 \u003d 1 / α ext, donde α ext es el coeficiente de transferencia de calor de la superficie interna de las estructuras de cerramiento, W / (m 2 × ° С), tomado de acuerdo con la tabla 7 de SNiP 23-02-2003;

R 2 \u003d 1 / α ext, donde α ext es el coeficiente de transferencia de calor de la superficie exterior de la estructura de cerramiento para las condiciones del período frío, W / (m 2 × ° С), tomado de acuerdo con la tabla 8 de SP 23-101-2004;

R 3 - resistencia térmica total, cuyo cálculo se describe en la parte 1 de este artículo.

Si hay una capa en la estructura de cerramiento ventilada por aire exterior, las capas de la estructura ubicadas entre la capa de aire y la superficie exterior no se tienen en cuenta en este cálculo. Y en la superficie de la estructura que mira hacia la capa ventilada desde el exterior, el coeficiente de transferencia de calor α externo debe tomarse igual a 10.8 W / (m 2 · ° С).

Tabla 2. Valores normalizados de resistencia térmica para muros según SNiP 23-02-2003.

Los valores actualizados de los grados-día del período de calefacción se indican en la Tabla 4.1 del manual de referencia para SNiP 23-01-99 * Moscú, 2006.

Parte 4. Cálculo del espesor de pared mínimo permitido en el ejemplo de hormigón celular para la región de Moscú.

Al calcular el espesor de la estructura de la pared, tomamos los mismos datos que se indican en la Parte 1 de este artículo, pero reconstruimos la fórmula básica: δ = λ R, donde δ es el espesor de la pared, λ es la conductividad térmica del material, y R es la norma de resistencia al calor según SNiP.

Ejemplo de cálculo el espesor mínimo de la pared de hormigón celular con una conductividad térmica de 0,12 W / m ° C en la región de Moscú con una temperatura promedio dentro de la casa durante la temporada de calefacción + 22 ° C.

1. Tomamos la resistencia térmica normalizada para paredes en la región de Moscú para una temperatura de + 22 ° C: R req \u003d 0.00035 5400 + 1.4 \u003d 3.29 m 2 ° C / W
2. El coeficiente de conductividad térmica λ para concreto aireado grado D400 (dimensiones 625x400x250 mm) a una humedad del 5% = 0.147 W/m∙°C.
3. Espesor mínimo de pared de piedra de hormigón celular D400: R λ = 3,29 0,147 W/m∙°С=0,48 m.

Conclusión: para Moscú y la región, para la construcción de muros con un parámetro de resistencia térmica dado, se necesita un bloque de hormigón celular con un ancho de al menos 500 mm, o un bloque con un ancho de 400 mm y aislamiento posterior (lana mineral + enlucido, por ejemplo), para garantizar las características y requisitos de SNiP en términos de eficiencia energética de las estructuras de pared.

Tabla 3. El espesor mínimo de las paredes erigidas a partir de diversos materiales que cumplen con los estándares de resistencia térmica según SNiP.

Parte 5. El principio de determinar el valor de la resistencia a la transferencia de calor en una pared multicapa.

Si planea construir una pared con varios tipos de material (por ejemplo, piedra de construcción + aislamiento mineral + yeso), R se calcula para cada tipo de material por separado (usando la misma fórmula) y luego se resume:

R total \u003d R 1 + R 2 + ... + R n + R a.l donde:

R 1 -R n - resistencia térmica de varias capas

R a.l - resistencia de un entrehierro cerrado, si está presente en la estructura (los valores de la tabla se toman en SP 23-101-2004, p. 9, tabla 7)

Un ejemplo de cálculo del grosor de un aislamiento de lana mineral para una pared multicapa (bloque de cemento - 400 mm, lana mineral - ? mm, ladrillo caravista - 120 mm) con un valor de resistencia a la transferencia de calor de 3,4 m 2 * Deg C / W ( Oremburgo).

R \u003d R bloque de cemento + R ladrillo + R lana \u003d 3.4

R bloque de cemento \u003d δ / λ \u003d 0.4 / 0.45 \u003d 0.89 m 2 × ° C / W

Rbrick \u003d δ / λ \u003d 0.12 / 0.6 \u003d 0.2 m 2 × ° C / W

R bloque de cemento + R ladrillo \u003d 0,89 + 0,2 \u003d 1,09 m 2 × ° C / W (<3,4).

Rwool \u003d R- (bloque de cemento R + ladrillo R) \u003d 3.4-1.09 \u003d 2.31 m 2 × ° C / W

δwool = Rwool λ = 2.31 * 0.045 = 0.1 m = 100 mm (tomamos λ = 0.045 W / (m × ° C) - el valor promedio de conductividad térmica para lana mineral de varios tipos).

Conclusión: para cumplir con los requisitos de resistencia a la transferencia de calor, se pueden utilizar bloques de hormigón de arcilla expandida como estructura principal con revestimiento de ladrillo cerámico y una capa de lana mineral con una conductividad térmica de al menos 0,45 y un espesor de 100 mm.

Preguntas y respuestas sobre el tema.

Hay muchos materiales de construcción disponibles para la venta que se utilizan para mejorar las propiedades de la estructura para retener el calor: calentadores. En la construcción de una casa, se puede utilizar en casi todas las partes: desde los cimientos hasta el ático. A continuación, hablaremos sobre las principales propiedades de los materiales que pueden proporcionar el nivel necesario de conductividad térmica de los objetos para diversos fines, y también se compararán, lo que ayudará a la tabla.

Las principales características de los calentadores.

Al elegir calentadores, debe prestar atención a varios factores: el tipo de estructura, la presencia de exposición a altas temperaturas, fuego abierto, el nivel característico de humedad. Solo después de determinar las condiciones de uso, así como el nivel de conductividad térmica de los materiales utilizados para la construcción de una determinada parte de la estructura, debe observar las características de un aislamiento en particular:

• Conductividad térmica. De este indicador depende directamente la calidad del proceso de aislamiento realizado, así como la cantidad de material necesaria para asegurar el resultado deseado. Cuanto menor sea la conductividad térmica, más eficiente será el uso del aislamiento.
• Absorción de humedad. El indicador es especialmente importante cuando se aíslan las partes externas de la estructura, que pueden verse afectadas periódicamente por la humedad. Por ejemplo, al calentar la base en suelos con alto contenido de agua o un mayor nivel de contenido de agua en su estructura.
• Grosor. El uso de aislamiento delgado le permite ahorrar espacio interior de un edificio residencial y también afecta directamente la calidad del aislamiento.
• Inflamabilidad. Esta propiedad de los materiales es especialmente importante cuando se utilizan para reducir la conductividad térmica de las partes del suelo de la construcción de edificios residenciales, así como edificios para fines especiales. Los productos de calidad son autoextinguibles, no emiten sustancias tóxicas cuando se encienden.
• Estabilidad térmica. El material debe soportar temperaturas críticas. Por ejemplo, bajas temperaturas para uso en exteriores.
• Amabilidad con el medio ambiente. Es necesario recurrir al uso de materiales que sean seguros para el ser humano. Los requisitos para este factor pueden variar según el propósito futuro de la estructura.
• Insonorización. Esta propiedad adicional de los calentadores en algunas situaciones le permite lograr un buen nivel de protección de la habitación contra el ruido y los sonidos extraños.

Cuando se utiliza un material con baja conductividad térmica en la construcción de una determinada parte de la estructura, puede comprar el aislamiento más barato (si los cálculos preliminares lo permiten).

La importancia de una determinada característica depende directamente de las condiciones de uso y del presupuesto asignado.

Comparación de calentadores populares

Veamos algunos materiales utilizados para mejorar la eficiencia energética de los edificios:

• Lana mineral. Hecho de materiales naturales. Es resistente al fuego y respetuoso con el medio ambiente, así como de baja conductividad térmica. Pero la incapacidad de resistir los efectos del agua reduce las posibilidades de uso.
• espuma de poliestireno Material ligero con excelentes propiedades aislantes. Asequible, fácil de instalar y resistente a la humedad. Desventajas: buena inflamabilidad y emisión de sustancias nocivas durante la combustión. Se recomienda su uso en locales no residenciales.
• Lana de balsa. El material es casi idéntico a la lana mineral, solo difiere en la mejora de la resistencia a la humedad. Durante la fabricación, no se compacta, lo que prolonga significativamente la vida útil.
• Penoplex. El aislamiento resiste bien la humedad, las altas temperaturas, el fuego, la putrefacción, la descomposición. Tiene una excelente conductividad térmica, fácil de instalar y duradero. Se puede usar en lugares con requisitos máximos para la capacidad del material para resistir diversas influencias.
• Penofol. Aislamiento multicapa de origen natural. Se compone de polietileno, preespumado antes de la producción. Puede tener diferente porosidad y ancho. A menudo, la superficie está cubierta con papel de aluminio, por lo que se logra un efecto reflectante. Difiere en facilidad, simplicidad de instalación, alta eficiencia energética, resistencia a la humedad, peso pequeño.

Al elegir un material para usar cerca de una persona, es necesario prestar especial atención a sus características ambientales y de seguridad contra incendios. Además, en algunas situaciones, es racional comprar un aislamiento más caro, que tendrá propiedades adicionales de protección contra la humedad o aislamiento acústico, lo que finalmente ahorra dinero.

Comparación de tablas

El indicador de las propiedades conductoras de calor es el criterio principal al elegir un material aislante. Solo queda comparar las políticas de precios de diferentes proveedores y determinar la cantidad requerida.

El aislamiento es una de las principales vías para conseguir un edificio con la eficiencia energética necesaria. Antes de tomar la decisión final, determine las condiciones exactas de uso y, armado con la tabla a continuación, tome la decisión correcta.

1. Pérdida de calor en el hogar

La elección del aislamiento térmico, las opciones de acabado de paredes para la mayoría de los clientes: los desarrolladores son una tarea difícil. Demasiados problemas conflictivos deben resolverse al mismo tiempo. Esta página te ayudará a resolverlo todo.
En la actualidad, el ahorro de calor de los recursos energéticos se ha vuelto de gran importancia. De acuerdo con SNiP II-3-79* "Ingeniería térmica de la construcción", la resistencia a la transferencia de calor se determina en función de:

• condiciones sanitarias e higiénicas y confortables (primera condición),
• condiciones para el ahorro de energía (segunda condición).

Para Moscú y su región, la resistencia térmica requerida del muro según la primera condición es de 1,1 °C·m. cuadrados / W, y según la segunda condición:

• para una vivienda permanente 3,33 °C m. cuadrados / W,
• para una casa de residencia de temporada 2,16 ° С m. cuadrados / W.

1.1 Tabla de espesores y resistencia térmica de materiales para las condiciones de Moscú y su región.

1.2 Tabla de resistencia mínima reducida a la transferencia de calor de estructuras externas en casas en la región de Moscú.

Estas tablas muestran que la mayoría de las viviendas suburbanas en la región de Moscú no cumplen los requisitos de ahorro de calor, mientras que muchos edificios de nueva construcción no cumplen ni siquiera la primera condición.

Por lo tanto, al seleccionar una caldera o calentadores solo de acuerdo con la capacidad de calentar un área determinada indicada en su documentación, afirma que su casa fue construida con estricta consideración de los requisitos de SNiP II-3-79 *.

La conclusión se deriva del material anterior. Para la elección correcta de la potencia de la caldera y los dispositivos de calefacción, es necesario calcular la pérdida de calor real de las instalaciones de su casa.

A continuación, le mostraremos un método simple para calcular la pérdida de calor de su hogar.

La casa pierde calor a través de la pared, el techo, las fuertes emisiones de calor pasan por las ventanas, el calor también va al suelo, pueden ocurrir pérdidas significativas de calor debido a la ventilación.

Las pérdidas de calor dependen principalmente de:

• diferencia de temperatura en la casa y en la calle (cuanto mayor sea la diferencia, mayores serán las pérdidas),
• propiedades de protección contra el calor de paredes, ventanas, techos, revestimientos (o, como se suele decir, estructuras de cerramiento).

Las estructuras envolventes resisten la fuga de calor, por lo que sus propiedades de protección contra el calor se evalúan mediante un valor denominado resistencia a la transferencia de calor.
La resistencia a la transferencia de calor muestra cuánto calor atravesará un metro cuadrado de la envolvente del edificio a una diferencia de temperatura determinada. Se puede decir, y viceversa, qué diferencia de temperatura se producirá cuando una determinada cantidad de calor atraviese un metro cuadrado de vallas.

R = ∆T/q

donde q es la cantidad de calor que pierde un metro cuadrado de superficie envolvente. Se mide en vatios por metro cuadrado (W/m2); ΔT es la diferencia entre la temperatura en la calle y en la habitación (°C) y, R es la resistencia a la transferencia de calor (°C / W / m2 o °C m2 / W).
Cuando se trata de una construcción multicapa, la resistencia de las capas simplemente se suma. Por ejemplo, la resistencia de una pared de madera revestida con ladrillos es la suma de tres resistencias: una pared de ladrillo y madera y un espacio de aire entre ellas:

R(suma)= R(madera) + R(carro) + R(ladrillo).

1.3 Distribución de temperatura y capas límite del aire durante la transferencia de calor a través de una pared

El cálculo de la pérdida de calor se lleva a cabo para el período más desfavorable, que es la semana más helada y ventosa del año.

Las guías de construcción suelen indicar la resistencia térmica de los materiales en función de esta condición y la zona climática (o temperatura exterior) donde se encuentra tu casa.

1.3 Tabla- Resistencia a la transferencia de calor de varios materiales a ΔT = 50 °C (T out = -30 °C, T int = 20 °C.)

1.4 Tabla - Pérdidas de calor de ventanas de varios diseños.

a ΔT = 50 °С (T externa = -30 °С, Т interna = 20 °С.)

Como se puede ver en la tabla anterior, las ventanas modernas de doble acristalamiento pueden reducir la pérdida de calor de la ventana a casi la mitad. Por ejemplo, para diez ventanas de 1,0 m x 1,6 m, el ahorro llegará a un kilovatio, lo que da 720 kilovatios-hora al mes.
Para la correcta elección de los materiales y espesores de las estructuras de cerramiento, aplicamos esta información a un ejemplo concreto.
En el cálculo de las pérdidas de calor por cuadrado. metro implicaba dos cantidades:

• diferencia de temperatura ΔT,
• resistencia a la transferencia de calor r

Definimos la temperatura interior como 20 °C y tomamos la temperatura exterior como -30 °C. Entonces la diferencia de temperatura ΔT será igual a 50 °С. Los muros son de madera de 20 cm de espesor, entonces R = 0,806 °C m. cuadrados / W.
Las pérdidas de calor serán 50 / 0,806 = 62 (W / m2).
Para simplificar los cálculos de las pérdidas de calor en los libros de referencia de edificios, se dan las pérdidas de calor de varios tipos de paredes, techos, etc. para algunos valores de la temperatura del aire en invierno. En particular, se dan diferentes números para las habitaciones de las esquinas (donde afecta el remolino de aire que fluye a través de la casa) y las habitaciones que no son de las esquinas, y se tienen en cuenta diferentes patrones térmicos para las habitaciones en el primer piso y en los pisos superiores.

1.5 Tabla - Pérdida de calor específica de elementos de cercado de edificios

(por 1 m2 en el contorno interior de los muros) en función de la temperatura media de la semana más fría del año.

1.6 Tabla - Pérdida de calor específica de elementos de cercado de edificios

(por 1 m2 de contorno interior) en función de la temperatura media de la semana más fría del año.

2. Considere un ejemplo de cálculo

pérdida de calor de dos habitaciones diferentes de la misma área usando tablas. Ejemplo 1

2.1 Habitación de esquina (primer piso)

Características de la habitación:

• primer piso,
• área de la habitación - 16 metros cuadrados m.(5x3.2),
• altura del techo - 2,75 m,
• paredes exteriores - dos,
• material y grosor de las paredes exteriores: madera de 18 cm de grosor, revestida con placas de yeso y cubierta con papel tapiz,
• ventanas - dos (alto 1,6 m, ancho 1,0 m) con doble acristalamiento,
• pisos - aislamiento de madera, sótano debajo,
• ático más alto,
• temperatura exterior de diseño –30 °С,
• la temperatura requerida en la habitación es de +20 °С.

Calcular el área de las superficies de transferencia de calor.

Área de la pared externa excluyendo las ventanas:

Paredes S (5 + 3,2) x2,7-2x1,0x1,6 = 18,94 pies cuadrados. metro.

área de la ventana:

Ventanas S \u003d 2x1.0x1.6 \u003d 3.2 metros cuadrados. metro.

Superficie del piso:

S piso \u003d 5x3.2 \u003d 16 metros cuadrados. metro.

Área del techo:

S techo \u003d 5x3.2 \u003d 16 metros cuadrados. metro.

El área de las particiones internas no se incluye en el cálculo, ya que el calor no se escapa a través de ellas; después de todo, la temperatura es la misma en ambos lados de la partición. Lo mismo se aplica a la puerta interior.
Ahora calculamos la pérdida de calor de cada una de las superficies:

Q total = 3094 vatios.

Tenga en cuenta que se escapa más calor a través de las paredes que a través de las ventanas, los pisos y los techos.
El resultado del cálculo muestra la pérdida de calor de la habitación en los días más helados (T out. = -30 ° C) del año. Naturalmente, cuanto más cálido esté afuera, menos calor saldrá de la habitación.

2.2 Habitación bajo techo (ático)

Características de la habitación:

• ultimo piso,
• superficie 16 m2 metro (3,8x4,2),
• altura del techo 2,4 m,
• Paredes exteriores; dos pendientes de techo (pizarra, listón macizo, lana mineral de 10 cm, revestimiento), frontones (madera de 10 cm de espesor, revestida con revestimiento) y tabiques laterales (pared de armazón con relleno de arcilla expandida de 10 cm),
• ventanas - cuatro (dos en cada hastial), 1,6 m de alto y 1,0 m de ancho con doble acristalamiento,
• temperatura exterior de diseño –30°С,
• temperatura ambiente requerida +20°C.

2.3 Calcular las áreas de las superficies que liberan calor.

El área de las paredes externas finales menos las ventanas:

S paredes \u003d 2x (2.4x3.8-0.9x0.6-2x1.6x0.8) \u003d 12 metros cuadrados. metro.

El área de las pendientes del techo que delimitan la habitación:

rayos S. paredes \u003d 2x1.0x4.2 \u003d 8.4 metros cuadrados. metro.

El área de las particiones laterales:

lado S agotamiento \u003d 2x1.5x4.2 \u003d 12.6 metros cuadrados. metro.

área de la ventana:

Ventanas S \u003d 4x1.6x1.0 \u003d 6.4 metros cuadrados. metro.

Área del techo:

S techo \u003d 2.6x4.2 \u003d 10.92 metros cuadrados. metro.

2.4 Ahora calculamos las pérdidas de calor de estas superficies, teniendo en cuenta que el calor no se escape por el suelo (hay una habitación caliente). Consideramos las pérdidas de calor para paredes y techos como para las habitaciones de las esquinas, y para el techo y las particiones laterales introducimos un coeficiente del 70%, ya que las habitaciones sin calefacción se encuentran detrás de ellas.

La pérdida total de calor de la habitación será:

Q total = 4504 vatios.

Como puede ver, una habitación cálida en el primer piso pierde (o consume) mucho menos calor que una habitación en el ático con paredes delgadas y una gran área de vidrio.
Para que una habitación de este tipo sea adecuada para la vida en invierno, primero es necesario aislar las paredes, los tabiques laterales y las ventanas.
Cualquier estructura de cerramiento se puede representar como un muro multicapa, cada una de las cuales tiene su propia resistencia térmica y su propia resistencia al paso del aire. Sumando la resistencia térmica de todas las capas, obtenemos la resistencia térmica de toda la pared. Resumiendo también la resistencia al paso del aire de todas las capas, entenderemos cómo respira la pared. Una pared de madera ideal debería ser equivalente a una pared de madera de 15 - 20 cm de espesor.La siguiente tabla le ayudará con esto.

2.5 Tabla- Resistencia a la transferencia de calor y al paso del aire

varios materiales ΔT=40 °С (T externa =–20 °С, Т interna =20 °С.)

1. La pérdida de calor por el contacto de la cimentación con el suelo helado suele suponer un 15% de la pérdida de calor por los muros de la primera planta (teniendo en cuenta la complejidad del cálculo).
2. Pérdida de calor asociada con la ventilación. Estas pérdidas se calculan teniendo en cuenta los códigos de construcción (SNiP). Para un edificio residencial, se requiere aproximadamente un intercambio de aire por hora, es decir, durante este tiempo es necesario suministrar el mismo volumen de aire fresco. Por lo tanto, las pérdidas asociadas con la ventilación son ligeramente menores que la suma de las pérdidas de calor atribuibles a la envolvente del edificio. Resulta que la pérdida de calor a través de paredes y cristales es solo del 40 %, y la pérdida de calor por ventilación es del 50 %. En las normas europeas para ventilación y aislamiento de paredes, la relación de pérdidas de calor es 30% y 60%.
3. Si la pared "respira", como una pared hecha de madera o troncos de 15 a 20 cm de espesor, entonces se devuelve el calor. Esto le permite reducir las pérdidas de calor en un 30%, por lo tanto, el valor de la resistencia térmica de la pared obtenido durante el cálculo debe multiplicarse por 1,3 (o, en consecuencia, las pérdidas de calor deben reducirse).

3 Conclusiones:

Al resumir todas las pérdidas de calor en el hogar, determinará qué potencia se necesita para el generador de calor (caldera) y los calentadores para calentar cómodamente la casa en los días más fríos y ventosos. Además, los cálculos de este tipo mostrarán dónde está el "eslabón débil" y cómo eliminarlo con la ayuda de aislamiento adicional.
También puede calcular el consumo de calor mediante indicadores agregados. Entonces, en casas de uno y dos pisos que no están muy aisladas a una temperatura exterior de -25 ° C, se requieren 213 W por metro cuadrado de área total, y a -30 ° C - 230 W. Para casas bien aisladas, esto es: a -25 ° C - 173 W por metro cuadrado. m del área total, y a -30 ° С - 177 W. Conclusiones y Recomendaciones

1. El costo del aislamiento térmico en relación con el costo de toda la casa es significativamente bajo, pero durante la operación del edificio, los principales costos son para calefacción. En ningún caso puede ahorrar en aislamiento térmico, especialmente con una vida cómoda en áreas grandes. Los precios de la energía en todo el mundo aumentan constantemente.
2. Los materiales de construcción modernos tienen una mayor resistencia térmica que los materiales tradicionales. Esto le permite hacer las paredes más delgadas, lo que significa que son más económicas y livianas. Todo esto es bueno, pero las paredes delgadas tienen menos capacidad calorífica, es decir, almacenan peor el calor. Tienes que calentar constantemente: las paredes se calientan rápidamente y se enfrían rápidamente. En casas antiguas con paredes gruesas hace fresco en un caluroso día de verano, las paredes que se han enfriado durante la noche tienen “frío acumulado”.
3. El aislamiento debe considerarse junto con la permeabilidad al aire de las paredes. Si un aumento en la resistencia térmica de las paredes está asociado con una disminución significativa en la permeabilidad al aire, entonces no debe usarse. Una pared ideal en términos de permeabilidad al aire es equivalente a una pared de madera con un espesor de 15 ... 20 cm.
4. Muy a menudo, el uso inadecuado de la barrera de vapor conduce al deterioro de las propiedades sanitarias e higiénicas de la vivienda. Con paredes de ventilación y "respiración" debidamente organizadas, es innecesario, y con paredes poco transpirables, esto es innecesario. Su objetivo principal es evitar la infiltración de la pared y proteger el aislamiento del viento.
5. El aislamiento de paredes desde el exterior es mucho más efectivo que el aislamiento interno.
6. No aísle interminablemente las paredes. La efectividad de este enfoque para el ahorro de energía no es alta.
7. Ventilación - estas son las principales reservas de ahorro de energía.
8. Usando sistemas de acristalamiento modernos (ventanas de doble acristalamiento, vidrio de protección térmica, etc.), sistemas de calefacción a baja temperatura, aislamiento térmico efectivo de las estructuras de cerramiento, es posible reducir los costos de calefacción en 3 veces.