Calcul d'ingénierie thermique
Les systèmes de chauffage sont conçus pour compenser les pertes de chaleur à travers les enveloppes des bâtiments : murs extérieurs, sols, plafonds. Lors du calcul d'ingénierie thermique, les facteurs suivants sont pris en compte:
- température et humidité annuelles moyennes de l'air extérieur en fonction de la zone climatique ;
- direction et force des vents;
- épaisseur des structures extérieures du bâtiment et coefficient de conductivité thermique du matériau;
- disponibilité des ouvertures de fenêtres et de portes, caractéristiques du vitrage ;
- la présence de greniers et de sous-sols pour le premier et les étages supérieurs.
Il est possible de sélectionner correctement les appareils de génie thermique finaux uniquement si tous les paramètres répertoriés sont pleinement pris en compte. Lors des calculs, il est préférable de surestimer légèrement les indicateurs, sinon le manque de puissance thermique peut conduire à la nécessité de refaire l'ensemble du système dans son ensemble.
Lors du calcul des calculs d'ingénierie thermique, les indicateurs sont mieux dépendants.
Il est possible de choisir les appareils nécessaires à ce schéma de chauffage, notamment les radiateurs, en fonction des résultats d'un calcul d'ingénierie thermique. Conformément au SNiP 41-01-2003 "Chauffage et ventilation", la puissance spécifique recommandée pour les locaux d'habitation est de 100 W pour 1 m². surface totale avec une hauteur sous plafond ne dépassant pas 3000 mm. Cette valeur est corrigée par des coefficients spéciaux.
Comment prendre en compte au mieux tous les facteurs pour un calcul précis de la puissance nécessaire des appareils de chauffage ? Il convient de noter que la présence d'une ou deux fenêtres dans la pièce augmente les pertes de chaleur de 20 à 30 %.
S'ils sont situés du côté nord ou du côté venteux, la correction peut être augmentée en toute sécurité de 10% supplémentaires.
Important! Les radiateurs sont conçus pour compenser les pertes de chaleur et leurs paramètres doivent être calculés avec une certaine marge
1 La séquence générale d'exécution du calcul thermique
-
V
conformément au paragraphe 4 de ce manuel
déterminer le type de bâtiment et les conditions, selon
qu'il faut compter ROtr. -
Définir
ROtr:
-
au
formule (5), si le bâtiment est calculé
pour sanitaire et hygiénique et confortable
conditions; -
au
formule (5a) et tableau. 2 si le calcul doit
être menée dans des conditions d'économie d'énergie.
-
Composer
équation de résistance totale
structure enveloppante avec un
inconnue par la formule (4) et égale
le sien ROtr. -
Calculer
épaisseur inconnue de la couche isolante
et déterminer l'épaisseur globale de la structure.
Ce faisant, il est nécessaire de tenir compte des
épaisseurs de paroi extérieure :
-
épaisseur
les murs de briques devraient être un multiple
taille de brique (380, 510, 640, 770 mm); -
épaisseur
les panneaux muraux extérieurs sont acceptés
250, 300 ou 350 mm ; -
épaisseur
les panneaux sandwich sont acceptés
égal à 50, 80 ou 100 mm.
Calcul des échangeurs de chaleur et diverses méthodes d'établissement du bilan thermique
Lors du calcul des échangeurs de chaleur, des méthodes internes et externes de compilation du bilan thermique peuvent être utilisées. La méthode interne utilise les capacités calorifiques. La méthode externe utilise les valeurs d'enthalpies spécifiques.
Lors de l'utilisation de la méthode interne, la charge thermique est calculée à l'aide de différentes formules, en fonction de la nature des processus d'échange de chaleur.
Si l'échange de chaleur se produit sans aucune transformation chimique et de phase, et, par conséquent, sans dégagement ni absorption de chaleur.
En conséquence, la charge thermique est calculée par la formule
Si, au cours du processus d'échange de chaleur, une condensation de vapeur se produit ou si du liquide s'évapore, des réactions chimiques se produisent, un autre formulaire est utilisé pour calculer le bilan thermique.
Lors de l'utilisation de la méthode externe, le calcul du bilan thermique est basé sur le fait qu'une quantité égale de chaleur entre et sort de l'échangeur de chaleur pendant une certaine unité de temps.
Si la méthode interne utilise des données sur les processus d'échange de chaleur dans l'unité elle-même, la méthode externe utilise des données provenant d'indicateurs externes.
Pour calculer le bilan thermique par la méthode externe, la formule est utilisée
.
Par Q1, on entend la quantité de chaleur qui entre dans l'unité et en sort par unité de temps.
On entend par là l'enthalpie des substances qui entrent et sortent de l'agrégat.
Vous pouvez également calculer la différence d'enthalpie afin de déterminer la quantité de chaleur qui a été transférée entre différents milieux. Pour cela, la formule est utilisée.
Si des transformations chimiques ou de phase se sont produites pendant le transfert de chaleur, la formule est utilisée.
Exigences techniques pour les appareils de génie thermique
Comment choisir les radiateurs en acier ou en aluminium les plus adaptés aux conditions spécifiques données. Les exigences techniques générales pour les appareils de chauffage sont établies par GOST 31311-2005. Ce document établit les concepts de base et leurs indicateurs nominaux. La température maximale du liquide de refroidissement pour les appareils à eau est de 70 ° C à un débit d'au moins 60 kg par minute et une pression de 1 atm.
Lors de l'achat d'un radiateur, il est important d'étudier sa documentation technique. La réponse à la question de savoir quels appareils choisir pour les systèmes de chauffage, et en particulier les radiateurs, peut être obtenue après une étude approfondie de sa documentation technique.
Des tests de passeport sont effectués chez le fabricant, dont les résultats sont reflétés dans les publications officielles d'information du fabricant
La réponse à la question de savoir quels appareils choisir pour les systèmes de chauffage, et en particulier les radiateurs, peut être obtenue après une étude approfondie de sa documentation technique. Des tests de passeport sont effectués chez le fabricant, dont les résultats sont reflétés dans les publications officielles d'information du fabricant.
Des recommandations sur les appareils les mieux adaptés à des systèmes de chauffage spécifiques peuvent être données par les employés des entreprises en exploitation. La présence d'un revêtement extérieur résistant à la chaleur a non seulement une valeur décorative, mais protège également les pièces métalliques de la corrosion. Les exigences de qualité pour ces revêtements sont déterminées conformément aux normes des autorités de surveillance sanitaire et doivent répondre aux exigences de GOST 9.032-74 (classe non inférieure à IV).
Important! L'équipement des systèmes de chauffage des bâtiments ne doit pas avoir d'angles et d'arêtes vives susceptibles de blesser une personne en cas de manipulation négligente. Une attention particulière doit être accordée à cette question lors du choix des équipements pour les écoles, les jardins d'enfants et les hôpitaux.
Détermination de l'épaisseur de l'isolation des murs
Détermination de l'épaisseur de l'enveloppe du bâtiment. Donnée initiale:
- Zone de construction - Sredny
- But du bâtiment - Résidentiel.
- Type de construction - trois couches.
- Humidité ambiante standard - 60%.
- La température de l'air intérieur est de 18°C.
|
numéro de couche |
Nom du calque |
épaisseur |
|
1 |
Plâtre |
0,02 |
|
2 |
Maçonnerie (chaudron) |
X |
|
3 |
Isolant (polystyrène) |
0,03 |
|
4 |
Plâtre |
0,02 |
2 Procédure de calcul.
J'effectue le calcul conformément au SNiP II-3-79 * «Normes de conception. Génie thermique de la construction »
A) Je détermine la résistance thermique requise Ro(tr) selon la formule :
Ro(tr)=n(tv-tn)/(Δtn*αv) , où n est le coefficient choisi en tenant compte de l'emplacement de la surface extérieure de la structure d'enceinte par rapport à l'air extérieur.
n=1
tí est la tair hivernale calculée à l'extérieur, prise conformément au paragraphe 2.3 du SNiPa « Génie thermique du bâtiment ».
J'accepte sous condition 4
Je détermine que tí pour une condition donnée est pris comme la température calculée du premier jour le plus froid : tí=tx(3) ; tx(1)=-20°C; tx(5)=-15°С.
tx(3)=(tx(1) + tx(5))/2=(-20+(-15))/2=-18°C; tn=-18°С.
Δtn est l'écart type entre l'étain air et l'étain de la surface de la structure enveloppante, Δtn=6°C selon le tableau. 2
αv - coefficient de transfert de chaleur de la surface intérieure de la structure de la clôture
αv=8,7 W/m2°C (selon tableau 4)
Ro(tr)=n(tv-tn)/(Δtn*αv)=1*(18-(-18)/(6*8.7)=0.689(m2°C/W)
B) Déterminer RO=1/αv+R1+R2+R3+1/αn , où αn est le facteur de transfert de chaleur, pour les conditions hivernales de la surface extérieure de l'enceinte. αн=23 W/m2°С selon le tableau. 6 # couche
|
Nom du matériau |
numéro d'article |
ρ, kg/m3 |
σ, m |
λ |
S |
|
|
1 |
Mortier chaux-sable |
73 |
1600 |
0,02 |
0,7 |
8,69 |
|
2 |
Kotelets |
98 |
1600 |
0,39 |
1,16 |
12,77 |
|
3 |
polystyrène |
144 |
40 |
X |
0,06 |
0,86 |
|
4 |
Mortier complexe |
72 |
1700 |
0,02 |
0,70 |
8,95 |
Pour remplir le tableau, je détermine les conditions de fonctionnement de la structure d'enceinte, en fonction des zones d'humidité et du régime humide du local.
1 Le régime hygrométrique des locaux est normal selon le tableau. un
2 Zone d'humidité - sèche
Je détermine les conditions de fonctionnement → A
R1=σ1/λ1\u003d 0,02 / 0,7 \u003d 0,0286 (m2 ° C / W)
R2=σ2/λ2=0,39/1,16= 0,3362
R3=σ3/λ3 =X/0.06 (m2°C/W)
R4=σ4/λ4 \u003d 0,02 / 0,7 \u003d 0,0286 (m2 ° C / W)
RO=1/αv+R1+R2+1/αn = 1/8,7+0,0286 + 0,3362+X/0,06 +0,0286+1/23 = 0,518+X/0,06
J'accepte RO= Ro(tr)=0.689m2°C/W
0,689=0,518+X/0,06
Xtr\u003d (0,689-0,518) * 0,06 \u003d 0,010 (m)
J'accepte de manière constructive σ1(f)=0.050m
R1(φ)= σ1(f)/λ1=0.050/0.060=0.833 (m2°C/W)
3 Je détermine l'inertie de l'enveloppe du bâtiment (massivité).
D=R1*S1+R2*S2+R3*S3=0,029*8,69+0,3362*12,77+0,833*0,86+0,0286*8,95 = 5,52
Conclusion : la structure d'enceinte du mur est en calcaire ρ = 2000kg/m3, de 0,390 m d'épaisseur, isolée avec de la mousse plastique de 0,050 m d'épaisseur, ce qui assure les conditions normales de température et d'humidité des locaux et répond aux exigences sanitaires et hygiéniques de ceux-ci .
Classification des équipements pour les systèmes de chauffage
Les radiateurs en acier sont les plus courants et ils ont un prix abordable.
Afin de choisir les bons appareils de chauffage de qualité, vous devez vous faire une idée à ce sujet. L'industrie de la construction offre une large gamme d'équipements de chauffage. Le transfert de chaleur des appareils vers l'environnement se produit en raison du rayonnement et de la convection.
Il existe plusieurs types d'équipements utilisés dans différents systèmes de chauffage. Comment choisir des radiateurs de haute qualité ? La classification des équipements est effectuée selon divers critères, notamment les matériaux utilisés dans la production, la conception, la méthode d'installation et d'autres caractéristiques.
Les conseillers commerciaux professionnels des supermarchés du bâtiment aideront à répondre à la question de savoir quels appareils de chauffage sont les meilleurs. Les plus répandus sont les dispositifs d'ingénierie thermique en acier, qui se caractérisent par un coût relativement faible et des caractéristiques de résistance acceptables.
Ils sont fabriqués conformément aux exigences de GOST 19904-90.
Les batteries en profilé d'aluminium extrudé ou en fonte ont fait leurs preuves. La technologie de leur production est déterminée par GOST 8617-81. l'épaisseur minimale de la paroi doit être d'au moins un millimètre et demi. Ceci doit être pris en compte lors de la sélection de l'équipement pour le chauffage des locaux.
À loisir
Calcul thermotechnique des systèmes de chauffage
La nécessité d'un calcul d'ingénierie thermique des systèmes de chauffage (ainsi que d'autres éléments et structures) se pose en cas de révision et de modernisation majeures des bâtiments.
La pertinence d'effectuer de tels travaux dans les installations a augmenté ces dernières années en raison de la forte usure des bâtiments construits à l'époque soviétique. Les systèmes de chauffage dont les bâtiments étaient équipés il y a dix ans, et sont toujours équipés, sont conçus de telle manière qu'ils ne permettent pas une répartition efficace de la chaleur entre les étages et les éléments individuels des systèmes à l'intérieur du bâtiment.
En termes simples, dans certaines parties du système de chauffage, trop de chaleur peut être dégagée, tandis que dans d'autres pas assez. En conséquence, certains appartements reçoivent une offre excédentaire, ce qui permet aux résidents de vivre avec les fenêtres ouvertes même en hiver. Et vice versa - certains appartements gèlent car ils ne reçoivent pas assez de chaleur.
L'élimination de ces lacunes permettra l'ingénierie thermique et l'imagerie thermique des structures des bâtiments et des structures http://www.disso.spb.ru/?item=9.
Lors de la première étape, des mesures sont effectuées - une enquête est effectuée et les ingénieurs-spécialistes reçoivent quelque chose comme cette carte. Il montre les zones avec différentes conditions thermiques des bâtiments et vous permet de corriger les défauts existants.
L'étape suivante consiste à effectuer un calcul d'ingénierie thermique qui vous permet de résoudre le problème de la répartition uniforme de la chaleur dans la maison. Chaque établissement gère cette tâche différemment. Dans certains cas, il est nécessaire d'isoler la maison - de réaliser un revêtement avec isolation. Dans d'autres cas, il est nécessaire d'équilibrer les systèmes de chauffage, de moderniser les systèmes d'ingénierie existants d'ITP.
L'étude thermique révélera les défauts de chauffage et indiquera aux ingénieurs et aux concepteurs quels éléments structurels doivent être recalculés. À l'avenir, la modernisation est réalisée à l'aide de technologies modernes et d'équipements de chauffage modernes.
Vues : 787
Date : 25 février 2014
Lors du choix des radiateurs, il convient de prendre en compte tous les facteurs qui les affectent.
Maintenir un régime de température et d'humidité confortable dans des locaux résidentiels ou autres dans les conditions climatiques de notre pays est impossible sans systèmes de chauffage. Les schémas les plus répandus avec un liquide de refroidissement intermédiaire, qui peuvent être à la fois centralisés et autonomes.
Les derniers dispositifs de ces systèmes sont des dispositifs de chauffage qui effectuent des processus d'échange de chaleur dans les locaux.
La question: comment choisir des radiateurs de chauffage, en tenant compte de tous les facteurs, est plutôt compliquée et nécessite un examen approfondi.
2 Exemple 1
Calculer
épaisseur du mur extérieur d'un immeuble d'habitation,
situé dans la ville de Topki, Kemerovo
domaines.
UNE.
Donnée initiale
-
Estimation
température des cinq plus froids
jours
tn=
-39 оС
(Tableau 1 ou Annexe 1 de ce manuel);
-
Moyen
température de la période de chauffe
tde.par.=
-8.2 °C
(voir ibid.); -
Durée
période de chauffage zde.par.=
235 jours (ibid.); -
Estimation
température de l'air intérieur tv=
+20 оС,
relatif
humidité de l'air intérieur φ=
55%
(cm.
annexe 2 de ce manuel);
-
Humidité
mode pièce - normal (tableau 1
); -
Zone
humidité - sec (env. 1 *); -
Conditions
opération - A (ann. 2).
Riz.
2. Croquis de conception de mur
tableau
7. Thermotechnique
caractéristiques matérielles (au
adj. 3*, sous réserve de l'opération A)
Nom
Matérielγ,
kg/m3
adj.3*
δ,
mλ,
W/(m °C),
adj.3*,
|
m2 |
|||||
|
1. |
Ciment-sable |
1800 |
0,02 |
0,76 |
0,026 |
|
2. |
Brique |
1400 |
0,12 |
0,52 |
0,23 |
Nom
Matérielγ,
kg/m3
adj.3* δ,
mλ,
W/(m °C),
adj.3*,
|
m2 |
|||||
|
3. |
Assiettes |
50 |
δ3 |
0,052 |
δ3/0,052 |
|
4. |
Brique |
1400 |
0,38 |
0,52 |
0,73 |
|
5. |
Chaux-sable |
1600 |
0,015 |
0,7 |
0,021 |
B
Procédure de calcul
1.
Conformément à l'article 4.1. et 4.2 requis
résistance au transfert de chaleur d'un
bâtiments doivent être déterminés à partir des conditions
économie d'énergie selon
degrés-jours de chauffage
selon la formule (5a):
GSOP
= (tv—
tde.par.)zde.par.
GSOP
= (20-(-8,2))·235 = 6627.
.
Résistance requise (réduite)
transfert de chaleur à partir de conditions d'économie d'énergie
déterminé par interpolation selon le tableau. 2 (ou
languette. 1b)
ROtr=
3,72 (m2
oC/W).
.
Résistance thermique totale
structure enveloppante est déterminée par
formule (3):
;
où
αv=
8,7 W/(m2 °C)
(Tableau 4*, voir aussi Tableau 4 du manuel) ;
αn=
23 W/(m2 °C)
(Tableau 6 *, voir aussi Tableau 5 du manuel).
RoROtr
RO
=
1/8,7 + 0,026 + 0,23 + δ3/0,052
+ 0,73 + 0,021 + 1/23 = 3,72
δ3=
0,13 (m)
.
Prise en compte de l'épaisseur modulaire de la brique
maçonnerie J'accepte
épaisseur de l'isolant en laine minérale
plaques égales à 0,14 m.
Ensuite, l'épaisseur totale des murs extérieurs sans
la prise en compte des couches de finition sera de 0,64 m
(2,5 briques).
Dépensons
calcul de vérification de la thermique totale
résistance structurelle :
RO
=
1/8,7 + 0,026 + 0,23 + 0,14/0,052 + 0,73 + 0,021 + 1/23 =3,85
RO
=
3,85 > ROtr
=
3,72
Conclusion:
conception acceptée des murs extérieurs
répond aux exigences thermiques.
