Comment effectuer un calcul à la chaleur Perte

Commençons par discuter des températures de conception de plein air et les nombreuses façons que la chaleur peut échapper à une maison

Sortez vos règles de diapositives - il est temps d'effectuer quelques calculs.

Je vais consacrer les prochains blogs à une discussion sur les calculs de gain de chaleur perte de chaleur et. Ces calculs sont la première étape dans la conception de chauffage et le système de refroidissement d'une maison.

Afin de répondre à ce grand sujet dans les petites bouchées, je vais commencer par discuter des calculs de perte de chaleur. Je vais autour de calculs de gain de chaleur et de l'équipement de refroidissement dans un futur blog.

Comprendre les principes sous-jacents des calculs de perte de chaleur vous aidera à comprendre comment les bâtiments fonctionnent et comment les systèmes de chauffage et de refroidissement effectuent. Avec cette connaissance, la qualité de votre dialogue avec les fournisseurs de fenêtres, CVC (chauffage, ventilation et climatisation). Collectivement, les systèmes mécaniques qui chauffent, aérez et refroidir un bâtiment. les entrepreneurs et les ingénieurs amélioreront sans aucun doute.

température extérieure

Si vous effectuez un calcul de perte de chaleur à l'équipement de chauffage de taille, vous devez effectuer le calcul pour la condition pire cas: à savoir, la nuit la plus froide de l'année. (Parce que le plus froid condition se produit habituellement la nuit, un calcul de perte de chaleur ne considère pas le gain solaire par les fenêtres.) La température de cette nuit est appelée la température extérieure. (Pour être précis, la température extérieure est généralement définie comme la température qui est égale ou supérieure à 97,5% du temps au cours des trois mois les plus froids de l'année. D'autres sources définissent la température extérieure que la température qui est égale ou supérieure à pour 99% de l'année. il se trouve que, la plupart des foyers restent confortables même lorsque le thermomètre plonge en dessous de la température de conception 2,5% du temps.)

Les températures de conception pour de nombreux endroits du monde se trouvent dans le chapitre 24 des Principes fondamentaux de l'ASHRAE. Les températures de conception pour les emplacements américains sont affichés en ligne par le Conseil Code international; les températures de conception pour Manuel J de DAA sont affichés ici. Fairbanks, Alaska a une température de conception d'hiver de -47 ° F, tandis que Honolulu a une température de conception d'hiver de 63 ° C.

De toute évidence, plus le AT, plus le taux de perte de chaleur. Voilà pourquoi il faut plus de carburant pour rester au chaud à Fairbanks qu'il fait à Miami.

Il y a plusieurs façons qu'une maison perd de la chaleur

Maintenant que nous savons à quel point chaud, nous voulons que notre intérieur et le froid nous prévoyons qu'il sera sortir à l'extérieur, nous pouvons commencer à calculer la quantité de chaleur de notre maison perdra par heure sur la nuit la plus froide de l'année.

Pour être sûrs que nos calculs sont exacts, nous devons commencer par la liste de toutes les façons qu'une maison perd de la chaleur:

Une partie du flux de chaleur ci-dessus - par exemple, la chaleur qui sort par les tuyaux de drainage - sont relativement faibles et ne sont donc ignorée par la plupart des méthodes de calcul de perte de chaleur. D'autres - en particulier la transmission de chaleur à travers l'enveloppe de la maison et la chaleur perdue par les fuites d'air - sont si importants qu'ils ne peuvent pas être ignorés.

Rappelez-vous, il est appelé le « facteur U, » non « U-valeur »

Pour calculer la vitesse des flux de chaleur à travers un ensemble de construction comme un plancher, mur ou plafond, modélisateurs d'énergie ont besoin de savoir le facteur U de l'ensemble de la construction. (Facteur U est l'inverse de la valeur R, de sorte que U = 1 / R et R = 1 / U.) Plus le facteur-U, plus le taux de perte de chaleur. Dans le facteur U U.S. est défini comme étant le nombre de BTU que l'écoulement à travers un pied carré de matériau en une heure pour chaque degré Fahrenheit de différence de température à travers le matériau (Btu / ft • h • F °). isolation épaisse présente un faible facteur U, tandis qu'une seule feuille de verre présente un facteur de U relativement élevée. Les facteurs U-bas sont bons; hauts facteurs U sont mauvais.

Calcul de flux de chaleur à travers les assemblages se complique, parce que les murs ne sont pas un facteur U uniforme. Dans un immeuble typique à ossature de bois, par exemple, l'isolation entre les poteaux a un certain facteur U, mais le facteur U des montants et des plaques est généralement plus élevé. En outre, le facteur U de la fenêtre diffère du coefficient U de l'isolant et le bois de charpente; En fait, différentes zones de la fenêtre ont des facteurs U. Le centre du verre a un facteur U, tandis que le périmètre du verre a un facteur U supérieur. Enfin, le cadre de la fenêtre a son propre facteur U.

Chaque pénétration a son propre facteur U. Par exemple, si un plafond isolé est traversée par une grande cheminée en briques, le facteur U de la cheminée est beaucoup plus élevé que le reste du plafond.

La plupart des méthodes de calculs de perte de chaleur éviter le calcul dur en faisant quelques hypothèses par défaut: par exemple, les méthodes de calcul affectent généralement un facteur de cadrage aux murs à ossature de bois - par exemple, 23%. En d'autres termes, il est plus facile de supposer que 23% de la paroi est constituée de bois de charpente, et 77% de la paroi est constituée d'isolation, que d'essayer de calculer le pourcentage réel pour chaque mur de la maison.

Inutile de dire que la transmission de chaleur à travers les murs et les planchers en sous-sol doit être calculé différemment de la transmission de chaleur à travers les murs hors sol. calculs de perte de chaleur doivent également tenir compte de l'effet des espaces tampons comme les vides sanitaires et des greniers; pendant l'hiver, la température de ces espaces partiellement conditionnés est généralement supérieure à la température extérieure et inférieure à la température intérieure.

Qu'en est-il des fuites d'air?

Il y a trente ans, les méthodes de calcul de perte de chaleur ont été assez peu sophistiquée, surtout quand il est venu à une fuite d'air. J'ai d'abord appris à effectuer des calculs de perte de chaleur en 1975, à l'aide d'un crayon et un formulaire papier appelé « I = B = R feuille de calcul. » (Cette méthode a été promu par l'Institut des chaudières et des fabricants de radiateur, une organisation qui ne existe plus.)

Le manuel accompagnant la feuille de calcul a indiqué qu'il y avait trois niveaux d'étanchéité à l'air:

• Les maisons avaient plus étroites « les portes et fenêtres calfeutrées ou avec ceinture de tempête. »
• foyers de milieu de gamme avaient « fenêtres et portes non calfeutrés et sans ceinture de tempête. »
• Les maisons les moins étanches avaient la construction de mur suivant: « Clapboards ou bardage en bois, clous sans isolation, 1 / cloison sèche de 2 pouces, pas de revêtement, généralement contreplaqué ou panneaux de copeaux orientés (OSB), mais les conseils parfois en bois, installé à l'extérieur poteaux muraux, des chevrons ou des fermes de toit; bardage ou toiture installés sur le revêtement, parfois sur le cerclage pour créer un pare-pluie. »

• maisons « serré » ont « portes moulants fenêtres [et]. Les nouvelles maisons avec retardateur plein de vapeur [sic], pas de cheminée, les vitres, les portes-équipées, une histoire bise, et moins de 1500 pieds carrés de surface de plancher tombent dans cette catégorie « .
• « Medium » maisons comprennent « maisons à deux étages de cadre ou d'une histoire maisons âgées de plus de 10 ans avec un entretien moyenne, une superficie supérieure à 1500 pieds carrés, les fenêtres d'ajustement moyenne et les portes, et une cheminée avec amortisseur et fermeture en verre. »
• maisons « Loose » sont des résidences « mal construit » avec « fenêtres mal équipées et les portes. »

Certains programmes de modélisation de logiciels permettent aux utilisateurs d'entrer les résultats d'un test d'essai infiltrométrie utilisé pour déterminer le herméticité d'une maison: un puissant ventilateur est monté dans une ouverture de porte extérieure et utilisé pour pressuriser ou dépressuriser la maison. En mesurant la force nécessaire pour maintenir une certaine différence de pression, une mesure de la maison de herméticité peut être déterminée. Utilisation de la porte du ventilateur exagèrent également les fuites d'air et permet à un entrepreneur étanchement pour trouver et sceller les zones de fuite. - une approche qui (au moins en théorie) devrait donner un résultat plus précis.

Cependant, même si nous avons des résultats ventilateur-porte pour la maison à l'étude, nous ne disposons toujours pas assez d'informations pour comprendre la quantité d'air va fuir de la maison une nuit froide. En effet, quand il s'agit de trous dans une enveloppe thermique du bâtiment, ce qui importe est de savoir si les trous sont répartis également entre les trous de plafond et des trous de sous-sol, le taux de fuite d'air sera élevé « emplacement, emplacement, emplacement. »; Cependant, si les trous sont principalement situés à proximité du plan de pression neutre au milieu de la maison, le taux de fuite d'air sera beaucoup plus faible.

Les méthodes de calcul de perte de chaleur utilisés par les entrepreneurs et les architectes ne prennent jamais en compte l'emplacement des fuites d'enveloppe, même si elle compte; à la place, les hypothèses par défaut prévalent.

Aiguisant nos crayons

Maintenant que nous avons discuté de la façon dont les fuites de chaleur à l'extérieur d'une maison, nous sommes presque prêts à commencer à faire quelques calculs. Dans le blog de la semaine prochaine, je vais vous expliquer comment utiliser la surface d'une partie de votre enveloppe thermique de la maison et son facteur U associé (une valeur que vous pouvez rechercher dans un tableau, ou calculer vous-même en additionnant les valeurs R de toutes les couches dans l'ensemble du bâtiment) pour déterminer le taux de perte de chaleur (en BTU / heure) à la température de calcul pour la partie de l'enveloppe. Restez à l'écoute!

Le blog de la semaine dernière: « les pompes à chaleur chauffe-eau franchirons une. »

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