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Semplice calcolo della perdita di calore degli edifici.


Di seguito è riportato un calcolo abbastanza semplice della perdita di calore degli edifici, che, tuttavia, contribuirà a determinare con sufficiente precisione la potenza richiesta per il riscaldamento del vostro magazzino, centro commerciale o altro edificio simile. Ciò darà l'opportunità in fase di progettazione di stimare in anticipo il costo delle apparecchiature di riscaldamento e dei costi di riscaldamento successivi e, se necessario, di adeguare il progetto.

Dove va il caldo? Il calore lascia attraverso le pareti, il pavimento, il tetto e le finestre. Inoltre, il calore è perso durante la ventilazione. Per il calcolo della perdita di calore attraverso l'involucro dell'edificio utilizzare la formula:

Q - perdita di calore, W

S - area di costruzione, m2

T - Differenza di temperatura tra aria interna ed esterna, ° C

R - valore della resistenza termica della struttura, m2 • ° C / W

Lo schema di calcolo è il seguente: calcoliamo le perdite di calore dei singoli elementi, riassumiamo e aggiungiamo perdite di calore durante la ventilazione. Tutti.

Supponiamo di voler calcolare la perdita di calore per l'oggetto mostrato nella figura. L'altezza dell'edificio è di 5... 6 m, larghezza - 20 m, lunghezza - 40 m, e trenta finestre di dimensioni 1,5 x 1,4 metri. La temperatura ambiente è di 20 ° C, la temperatura esterna è di -20 ° C.

Considerare l'area delle strutture che racchiudono:

piano: 20 m * 40 m = 800 m2

tetto: 20,2 m * 40 m = 808 m2

finestre: 1,5 m * 1,4 m * 30 pezzi = 63 m2

pareti: (20 m + 40 m + 20 m + 40 m) * 5 m = 600 m2 + 20 m2 (contabilità per il tetto spiovente) = 620 m2 - 63 m2 (finestre) = 557 m2

Ora vediamo la resistenza termica dei materiali utilizzati.

Il valore della resistenza termica può essere ricavato dalla tabella delle resistenze termiche o calcolato in base al valore della conduttività termica secondo la formula:

R - resistenza termica, (m2 * K) / W

? - coefficiente di conducibilità termica del materiale, W / (m2 * K)

d - spessore del materiale, m

Il valore della conducibilità termica per diversi materiali può essere trovato qui.

pavimento: massetto di cemento 10 cm e densità di lana minerale di 150 kg / m3. 10 cm di spessore

R (calcestruzzo) = 0,1 / 1,75 = 0577 (m2 * K) / W

R (minwat) = 0,1 / 0,037 = 2,7 (m2 * K) / W

R (pavimento) = R (calcestruzzo) + R (minvat) = 0,057 + 2,7 = 2,76 (m2 * K) / W

tetto: pannelli sandwich di copertura realizzati in lana minerale spessa 15 cm

R (tetto) = 0,15 / 0,037 = 4,05 (m2 * K) / W

finestre: il valore della resistenza termica delle finestre dipende dal tipo di vetro utilizzato
R (finestre) = 0,40 (m2 * K) / W per un pacchetto di vetro a camera singola 4-16-4 a? T = 40 ° C

pareti: pannelli sandwich a parete realizzati in lana minerale spessa 15 cm
R (pareti) = 0,15 / 0,037 = 4,05 (m2 * K) / W

Calcola la perdita di calore:

Q (piano) = 800 m2 * 20 ° С / 2.76 (m2 * К) / W = 5797 W = 5,8 kW

Q (tetto) = 808 m2 * 40 ° С / 4,05 (m2 * К) / W = 7980 W = 8,0 kW

Q (finestre) = 63 m2 * 40 ° С / 0,40 (m2 * К) / W = 6300 W = 6,3 kW

Q (muri) = 557 m2 * 40 ° С / 4,05 (m2 * К) / W = 5500 W = 5,5 kW

Otteniamo che la perdita di calore totale attraverso le strutture che racchiudono sarà:

Q (totale) = 5,8 + 8,0 + 6,3 + 5,5 = 25,6 kW / h

Ora riguardo alla perdita di ventilazione.

Per riscaldare 1 m3 di aria da una temperatura di -20 ° C a + 20 ° C, saranno necessari 15,5 W.

Q (1 m3 di aria) = 1,4 * 1,0 * 40 / 3,6 = 15,5 W, qui 1,4 è la densità dell'aria (kg / m3), 1,0 è il calore specifico dell'aria (kJ / ( kg K)), 3,6 - il fattore di conversione in watt.

Resta da determinare la quantità di aria richiesta. Si ritiene che con la respirazione normale una persona abbia bisogno di 7 m3 di aria all'ora. Se si utilizza l'edificio come magazzino e impiega 40 persone, allora è necessario riscaldare 7 m3 * 40 persone = 280 m3 di aria all'ora, richiederà 280 m3 * 15,5 W = 4340 W = 4,3 kW. E se hai un supermercato e, in media, ci sono 400 persone nel territorio, allora il riscaldamento dell'aria richiederà 43 kW.

Il risultato finale:

Il riscaldamento dell'edificio proposto richiede un sistema di riscaldamento di circa 30 kW / h, e un sistema di ventilazione con una capacità di 3000 m3 / h con un riscaldatore con una potenza di 45 kW / h.

termodinamica

La discussione sulla dispersione termica termina con una semplice formula. I termografi nel loro lavoro hanno bisogno solo di una comprensione delle interrelazioni delle variabili in queste equazioni. Tale comprensione permetterà loro di migliorare l'interpretazione di ciò che vedono nelle immagini ottenute con le termocamere.

a = k / ρCp
dove
k = conduttività termica
ρ è la densità
Cp - calore specifico

Questa è un'equazione lineare, quindi tutto ciò che accade su un lato del segno di uguale si verificherà, in una certa misura, sull'altro lato di esso. Se la conduttività termica aumenta, aumenta anche il coefficiente di dissipazione del calore. Se la densità o il calore specifico aumenta, la dissipazione del calore diminuirà. I materiali con conduttività termica più elevata, di norma, dissipano più calore rispetto ai materiali con bassa conduttività termica. Materiali più densi dissipano il calore meno dei materiali con densità inferiore (con la stessa conduttività termica, ovviamente).
In che modo il concetto di dissipazione del calore influisce sul lavoro di un termografo sul campo? Molto spesso l'interesse si manifesta proprio sul calore che si genera all'interno dell'oggetto ispezionato. Come si può "vedere" il calore dipende da come penetra dall'interno dell'oggetto (dove è impossibile vedere) alla superficie esterna (dove può essere osservato). Il modello di temperatura visibile sulla superficie dell'oggetto è influenzato sia dallo stato dell'ambiente che da cambiamenti nei parametri operativi del sistema, di cui l'oggetto osservato è una parte. Allo stesso modo, questa immagine è influenzata dalle caratteristiche termiche del materiale attraverso il quale scorre il calore. Spesso è necessario prestare maggiore attenzione alle piccole superfici che hanno un'alta concentrazione di calore rispetto alle grandi aree in cui il calore è distribuito in modo più uniforme. E se l'oggetto ha anche un alto coefficiente di dissipazione del calore, allora il modello di temperatura può diventare molto difficile da capire. Una "dispersione" o dissipazione di calore può causare problemi di percezione, né la sua presenza implica necessariamente la presenza di un problema.
Un'altra applicazione comune delle termocamere include la diagnosi non distruttiva (NDT), quando un termografo interrompe intenzionalmente il bilancio termico aggiungendo una fonte di calore all'oggetto o rimuovendolo. Lo scopo di tali azioni è identificare anomalie di temperatura sotto la superficie dell'oggetto. I dati raccolti possono indicare la purezza del materiale, la sua porosità e spessore.
La dispersione termica è caratteristica di tutti i materiali, indipendentemente dal fatto che vengano considerati eventi a breve termine o che l'equilibrio termico sia disturbato. Comprendere il suo effetto richiede attenzione e presentazione di alcuni principi di base della termodinamica.

Come scoprire la perdita di calore nella stanza?

Per selezionare un riscaldatore, è prima necessario determinare la quantità di calore che deve essere fornita per unità di tempo al fine di raggiungere il valore di temperatura richiesto nella stanza.

Se si osserva la formula per il calcolo della potenza termica, la questione della selezione appare molto vaga.

V - volume della stanza, m 3

D T - la differenza tra la temperatura dell'aria esterna alla stanza e la temperatura richiesta all'interno della stanza: D T = T1- T2, dove

T1 - temperatura interna;

T2 - temperatura esterna.

K - fattore di dissipazione del calore, che dipende direttamente dalla qualità dell'isolamento della stanza


Fattore di dissipazione del calore

Per ambienti con un alto grado di isolamento termico K = 0,6-0,9.

Questo gruppo comprende i locali di nuovi edifici con uno spessore delle pareti di due mattoni (almeno 50 cm), con isolamento esterno della facciata, con moderne finestre con doppi vetri o con un numero limitato di finestre con doppi vetri, una base spessa del pavimento (per i primi piani) o per le stanze sopra il primo pavimenti, con un tetto di motivi isolanti di alta qualità.

Per tali locali il più delle volte assume il coefficiente di dispersione termica pari a K = 0,75.

Questo gruppo comprende i locali di vecchi edifici non ristrutturati con uno spessore di due mattoni (almeno 50 cm), senza isolamento esterno della facciata, con un numero limitato di finestre con doppi vetri, con un tetto standard.

Per tali locali il più delle volte assume il coefficiente di dispersione termica pari a K = 1.3.

Per ambienti con un grado di isolamento termico inferiore alla media K = 1,5-1,9.

Questo gruppo comprende i locali di vecchi edifici non ristrutturati, con uno spessore di muro di un mattone e mezzo (spessore della parete di 38 cm), senza isolamento esterno della facciata, con un numero limitato di finestre con doppi vetri, con un tetto standard.

Per tali locali il più delle volte assume il coefficiente di dispersione termica pari a K = 1.7.

Per ambienti con basso grado di isolamento termico K = 2.0-2.9.

Questo gruppo comprende i locali di vecchi edifici non revisionati con una costruzione semplificata, con uno spessore della parete di un mattone (non più di 25 cm), senza isolamento esterno della facciata, con una costruzione semplificata di finestre e tetti.

Per tali locali il più delle volte assume il coefficiente di dispersione termica pari a K = 2.4.

Per ambienti senza isolamento termico K = 3.0-4.0.

Questo gruppo comprende locali in strutture di legno semplificate (caserme e capannoni) o strutture in lamiera profilata o materiale in lamiera (magazzini non isolati e garage in metallo).

Per tali locali il più delle volte assume il coefficiente di dispersione termica pari a K = 3,5.

Per serre da vetro normale K = 7,6.

Calcolo del volume della stanza

Per calcolare il volume dobbiamo conoscere la lunghezza, la larghezza e l'altezza della stanza.

Negli uffici, l'altezza dei locali è compresa tra 2,5 e 3,0 metri, nei magazzini - 4,5-6,0 metri.

Temperatura interna

Secondo i nostri standard di costruzione, la temperatura dell'aria all'interno degli uffici e dei locali residenziali, così come nelle aree di lavoro non dovrebbe essere inferiore a 18 ° C.

Per le imprese sociali e per bambini (teatri, sale da concerto), la temperatura non dovrebbe scendere sotto i 22 ° C.

Si sconsiglia di aumentare la temperatura nei locali di lavoro al di sopra dei 24 ° C, in quanto ciò potrebbe portare ad una diminuzione della produttività del lavoro.

Temperatura esterna

Il parametro della temperatura all'esterno della stanza appare piuttosto confuso e dipende sia da fattori oggettivi (posizione geografica della stanza) che soggettivi (paura di congelamento o desiderio di risparmiare sull'attrezzatura).

Quindi la temperatura minima media in Ucraina è -15 ° C.

Un'altra cosa.

Se la temperatura nella stanza durante il tempo più freddo non scende al di sotto di un valore positivo, ad esempio sotto + 5 ° С (c'è già una fonte di calore, ma la sua potenza non è sufficiente), allora quale valore della temperatura minima dovrebbe essere presa in questo caso ?

Forse, per compensare il deficit di calore, prendi una temperatura interna più bassa?

Differenza di temperatura t

Se si tiene la temperatura all'interno della stanza per la maggior parte dei casi + 18 ° C, e al di fuori della temperatura media minima in Ucraina, la differenza di temperatura sarà simile a questa:

Delta T = 18 ° С - (-15 ° С) = 33 ° С.

V - 34 m 2 (area) * 2,7 m (altezza del soffitto) = 92 m 3

D T - la differenza tra la temperatura dell'aria esterna alla stanza e la temperatura richiesta all'interno della stanza: D T = T1- T2, dove

T1 - temperatura interna;

T2 - temperatura esterna.
Delta T = 18 ° С - (-15 ° С) = 33 ° С.

K - fattore di dissipazione del calore, che dipende direttamente dalla qualità dell'isolamento della stanza

Calcolo della potenza della pistola termica per il riscaldamento di un magazzino di 600 m2

Immediatamente, notiamo che, concentrandosi solo sull'area della stanza, la pistola termica non può essere scelta. Devi conoscere alcuni altri parametri:

  • in primo luogo, l'altezza della stanza (per calcolare il volume del magazzino o l'area delle sue mura),
  • in secondo luogo, la temperatura interna, che dovrete mantenere con una pistola termica,
  • in terzo luogo, la temperatura media all'esterno della stanza (è preferibile tenere conto della temperatura dell'aria per i cinque giorni più freddi secondo SNiP 23-01-99 "Climatologia degli edifici"),
  • in quarto luogo, è necessario sapere da quali strati (materiali) sono state erette le pareti esterne della stanza, sono stati realizzati il ​​pavimento e la sovrapposizione, quanto è spessa ogni strato e quante finestre e porte ci sono in questa stanza (e la loro area).


Quali valori di cui sopra hai bisogno dipenderanno dal metodo di calcolo che scegli (su di essi appena sotto). Il volume della stanza può essere determinato semplicemente misurando e moltiplicando la larghezza, l'altezza e la lunghezza del magazzino o esaminandolo nel passaporto tecnico dell'edificio.

  • A seconda del materiale da cui sono state erette le pareti, sono stati realizzati i pavimenti e i pavimenti del tuo edificio, scegli il coefficiente di dispersione appropriato:
  • k = 0,5 - 0,9 - per edifici con pareti, tetti e pavimenti isolati, nonché finestre con finestre a doppi vetri (o una stanza ben isolata senza finestre),
  • k = 1 - 1.9 - per edifici (fatti di mattoni o piccoli blocchi) fino a 510 mm di spessore senza ulteriore isolamento termico, con un tetto e finestre tradizionali (quando si riscalda un tetto e finestre con finestre a doppio vetro, il fattore di dissipazione del calore tenderà a 1),
  • k = 2 - 2.9 - per edifici in mattoni, i cui muri sono nella gamma di fino a 250 mm, senza ulteriore isolamento termico, senza finestre isolate e con un tetto normale,
  • k = 3 - 4 - per strutture in legno o metallo di piccolo spessore (senza ulteriore isolamento termico), ad esempio per garage in metallo.
  • Quindi è necessario moltiplicare insieme tre figure: il volume della stanza (in metri cubi), la differenza di temperatura e il fattore di dissipazione del calore.
  • Il risultato ottenuto (sarà misurato in kcal-ora) deve essere diviso per 860 (per ottenere la risposta in kilowatt).

In pratica, assomiglierà a questo:

  • Un magazzino con un'area di 600 metri quadrati e un'altezza di, diciamo, di 4 metri avrà un volume di 2.400 metri cubi.
  • La differenza di temperatura (l'abbiamo calcolata nell'esempio sopra nel testo) era di 30 gradi.
  • Prendiamo il coefficiente di conducibilità termica pari a 1 (che corrisponde approssimativamente al coefficiente per un muro di mattoni con uno spessore di 510 mm, una stanza con 1 finestra).
  • Moltiplicare tutti e tre i numeri: 2400 * 30 * 1 = 72000 kcal / ora.
  • Determina la potenza della pistola termica che ci serve: 72000/860 = 83,72. Questo è quasi 84 kW. Lascia che ti ricordi che questa è la potenza minima della pistola termica che ti serve.


Il secondo metodo si basa sulla quantità media di calore necessaria per riscaldare una stanza di un certo volume:

  • Determina il volume della stanza che deve essere riscaldata (ad esempio, prendiamo lo stesso volume di 2400 metri cubi).
  • A seconda della regione climatica (secondo SNiP 23-01-99 *), in cui si trova l'insediamento, selezionare la quantità di calore richiesta per il riscaldamento di 1 metro cubo: da 37 W (per una zona climatica rigida) a 32 W (sud del paese - Regione di Krasnodar, Adygea). Nel nostro esempio, prendiamo un valore di 36 W (poiché la temperatura dei cinque giorni più freddi che scegliamo è di -20 gradi).
  • Calcoleremo la potenza della pistola termica - moltiplichiamo il volume della stanza e l'indicatore della quantità di calore per il riscaldamento di 1 metro cubo d'aria, cioè 2400 metri cubi * 35 W = 84000 W = 84 kW.


Il terzo metodo (più complesso, ma il più accurato) si basa sul calcolo delle resistenze termiche dell'involucro dell'edificio (pavimenti, pareti, pavimenti) nell'edificio secondo SP 23-101-2004 "Progetto di protezione termica degli edifici":

  • Iniziamo il calcolo determinando la resistenza termica della parete esterna del locale R = d / l, dove d è lo spessore dello strato di materiale, e l è il coefficiente di conduttività termica del materiale (può essere trovato nella Tabella D1 SP 23-101-2004, misurata in W / (m × ° C)). Se la parete ha più strati (ad esempio, mattoni con rivestimento esterno con uno spessore di 120 mm, quindi - mattoni di argilla ordinaria con uno spessore di 250 mm e intonaco di cemento-sabbia con uno spessore di 25 mm), la resistenza termica viene calcolata separatamente per ogni strato, quindi i risultati vengono riepilogati.
  • Aggiungiamo due coefficienti al valore R calcolato: i coefficienti di trasmissione del calore delle superfici interne ed esterne delle pareti, rispettivamente, pari a 1 / 8.7 = 0.115 (secondo la tabella 7 SNiP 23-02-2003), e 1/23 = 0.043 (secondo la tabella 8 SP 23- 101-2004), e otteniamo Rо.
  • Ora moltiplica l'area del muro (meno le finestre e le porte) in metri quadrati e la differenza di temperatura all'interno e all'esterno della stanza (vedi il primo metodo di calcolo della potenza di una pistola termica).
  • Il valore risultante viene diviso per Ro e ottiene la quantità di calore dissipata dalla superficie della parete nell'ambiente esterno (W).
  • La resistenza termica del pavimento, del soffitto, della parete interna (se la stanza per cui viene effettuato il calcolo è adiacente ad un'altra stanza riscaldata su un lato), le finestre e le porte vengono calcolate allo stesso modo.
  • Per ottenere il valore della quantità di calore dissipata da ciascuna struttura che la racchiude, la resistenza termica di ciascuno di essi (pavimento, pavimento, finestra, porta) viene moltiplicata per la sua area e la differenza di temperatura corrispondente (tra la temperatura all'interno della stanza e la temperatura all'esterno della struttura chiusa). Questa tecnica è descritta in modo più dettagliato in SP 23-101-2004.
  • La quantità totale di calore dissipato da tutte le strutture che racchiudono la stanza (cioè il valore minimo della potenza della pistola termica che ci serve) è determinata sommando i valori di perdita di calore di ogni struttura (pareti, pavimento, pavimento, finestre e porte).

Calcolo della pompa di circolazione per l'impianto di riscaldamento: 3 passaggi per un acquisto riuscito

Saluti, compagni! Oggi dobbiamo capire come e con quali parametri è necessario scegliere una pompa di circolazione per il riscaldamento. Dato che l'articolo è rivolto ai principianti nel campo dell'idraulico e dell'idraulico, fornirò uno schema estremamente semplice per il calcolo dei suoi parametri. Iniziamo

Modelli popolari di pompe e loro caratteristiche.

E tu puoi vedere tutto

Dall'intera lista dei parametri dello strumento, solo tre caratteristiche sono importanti per noi:

  1. Diametro del filo allegato. È indicato in pollici per le pompe importate e nelle unità convenzionali (DU) per i prodotti domestici;

Il telecomando o il passaggio condizionale indica la possibilità di collegare una filettatura a un tubo con un diametro nominale specifico. Questo, a sua volta, corrisponde approssimativamente al diametro interno del tubo di acciaio in millimetri.

  1. Capacità in metri cubi all'ora. Più grande è, più uniformemente i dispositivi di riscaldamento saranno riscaldati all'inizio e alla fine del circuito. Tuttavia, qui c'è un fattore limitante: rumore idraulico: con una portata di oltre 0,7 m / s, il fluido termovettore inizia a produrre rumore nei raccordi e nei raccordi di strozzatura, e ad una velocità di oltre 1,5 m / s - alle curve delle linee di imbottigliamento e di alimentazione;
  2. Testa idraulica in metri. Indica la resistenza idraulica della tubazione, che è in grado di superare la pompa.

La marcatura del dispositivo nella foto mostra le massime prestazioni, il consumo energetico e la pressione a ciascuno dei valori di potenza disponibili.

Passaggio 1: diametro della filettatura

Tutto è semplice qui: in generale, la dimensione del filo dovrebbe corrispondere al diametro del riempimento. Se il riscaldamento è diluito con una filettatura del tubo del gas DN 20 (o 3/4 di pollice), questa dovrebbe essere la dimensione della filettatura di collegamento della pompa.

Si noti che per tubi in plastica e metallo-polimero, i produttori e i rivenditori specificano il diametro esterno. Con la stessa sezione interna, si differenzia dalla dimensione nominale del tubo di acciaio del doppio dello spessore della parete. Ad esempio, una pompa con una dimensione della filettatura di 20 mm viene posizionata nello spazio di versamento da un tubo di polipropilene con un diametro di 25 mm.

Caso speciale

La dimensione delle filettature della pompa può essere molto più piccola della dimensione del riempimento, se è usata per migliorare il sistema di riscaldamento con circolazione naturale. In questo caso, l'installazione del dispositivo sembra alquanto insolita: non si schianta nello spazio di riempimento, ma parallelamente ad esso; il bypass tra i jumper è completato da una valvola di ritegno a sfera o da una valvola a sfera.

Inserimento della pompa parallelamente al riempimento con valvola di ritegno a sfera sul bypass.

Qual è la ragione di un'istruzione così strana?

Il fatto è che con questo schema di inserimento della pompa, il circuito può funzionare sia con la circolazione naturale sia con quella forzata. Quando la pompa viene azionata, la valvola di ritegno impedisce la perdita di pressione attraverso il bypass e quando il dispositivo viene diseccitato, la valvola di ritegno si apre automaticamente (o una valvola a sfera, ma manualmente) e il sistema continua a funzionare come valvola di gravità.

Passaggio 2: prestazioni

Come calcolare la potenza della pompa per il riscaldamento (più precisamente, la sua prestazione in metri cubi all'ora)?

Se i parametri di una caldaia di riscaldamento o di un circuito separato che deve essere assistito dalla pompa sono noti in anticipo, la pompa per l'impianto di riscaldamento viene calcolata utilizzando la formula Q = 0,86 x P / dt.

  • Q: la performance desiderata (m3 / h);
  • P è la potenza termica della caldaia o del circuito in kilowatt;
  • dt è la differenza di temperatura tra il flusso e il ritorno. Questa differenza determina la quantità di calore che dà la trama del sistema di riscaldamento.

In un tipico sistema autonomo, le temperature all'uscita della caldaia e al suo ingresso differiscono di 20 ° C (70/50 - 80/60 gradi).

In un sistema di riscaldamento autonomo, la temperatura di mandata supera raramente i 75-80 gradi.

Una pompa con un regolatore di potenza deve essere selezionata per le prestazioni nella posizione centrale del regolatore. Ciò darà l'opportunità di regolare le prestazioni in caso di errore in qualsiasi direzione.

Facciamo con le tue mani il calcolo della pompa per una casa privata con una caldaia da 32 kW. Si assume che la temperatura di alimentazione sia di 75 gradi, il flusso di ritorno è 55. La nostra formula assumerà la forma Q = 0,86 x 32 / (75-55) = 1,376 m3 / ora.

Calcolo della perdita di calore

Se il sistema di riscaldamento è in fase di progettazione, prima di calcolare le prestazioni della pompa dovremo stimare la quantità di calore necessaria per l'edificio o la sua stanza. Dovrebbe coprire la perdita di calore al picco più basso delle temperature invernali.

La struttura della perdita di calore di una casa residenziale.

È più facile calcolare le perdite di calore utilizzando un'altra formula: Q = V * Dt * k / 860. Le variabili in questa formula sono in ordine da sinistra a destra:

  1. Potenza della sezione della caldaia o del circuito di riscaldamento (kW);
  2. Volume riscaldato (m3);
  3. Differenza di temperatura stimata tra la strada e la casa in gradi;
  4. Fattore di dissipazione del calore.

Il calcolo del volume della stanza, penso, non causerà difficoltà al lettore: tutti abbiamo passato le basi della geometria a scuola. Ma le due variabili rimanenti devono essere chiarite.

  • Dt è calcolato come differenza tra la norma sanitaria della temperatura nel soggiorno (per una casa privata 20-22 gradi a seconda del clima della regione) e la temperatura esterna nei cinque giorni più freddi al giorno per la propria regione;

Distribuzione della temperatura degli inverni più freddi di cinque giorni nel territorio della Federazione Russa.

Calcolo della perdita di calore: indicatori e calcolatore di perdita di calore dell'edificio

Il calcolo delle perdite di calore a casa è la base del sistema di riscaldamento. È necessario, almeno, scegliere la caldaia giusta. Puoi anche stimare quanti soldi saranno spesi per il riscaldamento nella casa progettata, condurre un'analisi dell'efficienza finanziaria dell'isolamento, ad es. per capire se il costo di installazione di isolamento risparmio di carburante per la durata dell'isolamento. Molto spesso, scegliendo la potenza del sistema di riscaldamento di una stanza, le persone sono guidate da un valore medio di 100 W per 1 m 2 di area con un'altezza di soffitto standard di fino a tre metri. Tuttavia, questo potere non è sempre sufficiente per ricostituire completamente le perdite di calore. Gli edifici differiscono nella composizione dei materiali da costruzione, il loro volume, la posizione in diverse zone climatiche, ecc. Per il corretto calcolo dell'isolamento termico e la selezione della potenza dei sistemi di riscaldamento, è necessario conoscere la reale perdita di calore della casa. Come calcolarli - lo diremo in questo articolo.

Parametri chiave per il calcolo della perdita di calore

La perdita di calore di ogni stanza dipende da tre parametri fondamentali:

  • volume della stanza - siamo interessati alla quantità di aria che deve essere riscaldata
  • differenza di temperatura all'interno e all'esterno della stanza - maggiore è la differenza, più veloce è lo scambio di calore e l'aria perde calore
  • conducibilità termica di strutture che racchiudono - la capacità di pareti, finestre per trattenere il calore

Il calcolo più semplice della perdita di calore

Qt (kW / h) = (100 W / m2 x S (m2) x K1 x K2 x K3 x K4 x K5 x K6 x K7) / 1000

Questa formula per calcolare la perdita di calore per aggregati, basata su condizioni medie di 100 watt per 1 metro quadrato. Dove gli indicatori principali calcolati per il calcolo del sistema di riscaldamento sono i seguenti valori:

QT- potenza termica del riscaldatore proposto per oli usati, kW / h.

100 W / m2 è il valore specifico della perdita di calore (65-80 watt / m2). Include la perdita di energia termica per il suo assorbimento da finestre, pareti, soffitto; perdite attraverso ventilazione e perdite della stanza e altre perdite.

S è l'area della stanza;

K1 - coefficiente di dispersione termica di finestre:

  • vetratura ordinaria K1 = 1.27
  • doppi vetri K1 = 1.0
  • tripli vetri K1 = 0,85;

K2 - il coefficiente delle pareti di perdita di calore:

  • scarso isolamento termico K2 = 1.27
  • un muro di 2 mattoni o isolamento 150 mm di spessore K2 = 1,0
  • buon isolamento termico K2 = 0,854

Rapporto K3 dell'area di finestre e pavimento:

K4 - coefficiente di temperatura esterna:

K5 - il numero di muri che escono:

K6 - il tipo di spazio sopra il calcolato:

  • attico freddo K6 = 1.0
  • attico caldo K6 = 0,9
  • camera riscaldata K6-0,8;

K7 - altezza della stanza:

Calcolo semplificato della perdita di calore a casa

Qt = (V x Δt x k) / 860; (KW)

V - volume della stanza (metri cubi)
Δt - temperatura delta (esterna e interna)
k - coefficiente di dispersione

  • k = 3,0-4,0 - senza isolamento termico. (Costruzione in legno semplificata o costruzione in lamiera grecata).
  • k = 2,0-2,9 - un piccolo isolamento termico. (Costruzione di edifici semplificata, sola muratura, costruzione semplificata di finestre e tetti).
  • k = 1,0-1,9 - isolamento termico medio. (Costruzione standard, doppia muratura, un piccolo numero di finestre, un tetto con un tetto standard).
  • k = 0.6-0.9 - alto isolamento termico. (Design migliorato, pareti in mattoni con doppio isolamento, un numero limitato di finestre con doppi vetri, una base spessa del pavimento, un tetto in materiale isolante di alta qualità).

In questa formula, il coefficiente di dispersione viene considerato in modo molto convenzionale e non è del tutto chiaro come utilizzare i coefficienti. Nei classici di rara modernità, realizzati con materiali moderni con gli standard attuali, la stanza ha strutture che racchiudono un coefficiente di dispersione di più di una. Per una comprensione più dettagliata del metodo di calcolo, offriamo i seguenti metodi più accurati.

Calcolo raccomandato della perdita di calore a casa

Immediatamente attiro la vostra attenzione sul fatto che l'involucro dell'edificio non è fondamentalmente omogeneo nella struttura, ma di solito è composto da diversi strati. Esempio: shell shell = intonaco + shell + finitura esterna. In questo progetto possono essere incluse anche lacune d'aria chiuse (per esempio, cavità all'interno di mattoni o blocchi). I suddetti materiali hanno differenti caratteristiche termiche. La principale caratteristica di questo tipo per uno strato di costruzione è la sua resistenza al trasferimento di calore R.

q è la quantità di calore che perde un metro quadro della superficie di chiusura (solitamente misurata in watt per metro quadrato)

ΔT è la differenza tra la temperatura all'interno della stanza calcolata e la temperatura dell'aria esterna (la temperatura della settimana più fredda di 5 giorni ° C per la regione climatica in cui si trova l'edificio calcolato).

  • Spazio abitabile 22С
  • 18C non residenziali
  • Aree di trattamento acque 33C

Quando si tratta di costruzioni multistrato, vengono aggiunte le resistenze degli strati di costruzione. Separatamente, voglio concentrare la vostra attenzione sul coefficiente calcolato di conducibilità termica del materiale dello strato λ W / (m ° C). Poiché i produttori di materiali più spesso lo indicano. Avendo una calcolata conducibilità termica del materiale dello strato di costruzione, possiamo facilmente ottenere la resistenza al trasferimento di calore dello strato:

5 - spessore dello strato, m;

λ è la conducibilità termica calcolata del materiale dello strato della struttura, tenendo conto delle condizioni operative delle strutture che la racchiudono, W / (m2 оС).

Quindi, per calcolare le perdite di calore attraverso le strutture protettive, abbiamo bisogno di:

1. Resistenza al trasferimento di calore delle strutture (se la costruzione è multistrato, quindi strati Σ R)
2. La differenza tra la temperatura nella stanza calcolata e sulla strada (la temperatura delle temperature di cinque giorni più fredde è ° C). AT
3. Recinzioni quadrate F (pareti separate, finestre, porte, soffitto, pavimento)
4. Orientamento dell'edificio in relazione ai punti cardinali.

La formula per il calcolo della recinzione di perdita di calore è la seguente:

Qogr = (ΔT / Rogr) * Fogr * n * (1 + Σb)

Qogr - perdita di calore attraverso la muratura, W
Rogr - resistenza al calore, metri quadrati ° C / W; (Se più livelli poi Σ strati Rogr)
Fogr - l'area della struttura che racchiude, m;
n è il coefficiente di contatto tra la struttura che racchiude e l'aria esterna.

Tipo di recinzione

Coefficiente n

1. Pareti esterne e rivestimenti (anche ventilati con aria esterna), pavimenti in soffitta (con tetto in materiali a pezzi) e sopra i passi carrai; si sovrappongono al freddo (senza racchiudere muri) i sotterranei nella zona nord-climatica dell'edificio

2. La sovrapposizione dei seminterrati freddi, comunicante con l'aria esterna; sovrapposizioni della soffitta (con un tetto di materiali laminati); sovrapposizione a freddo (con muri di cinta) sottoterra e pavimenti freddi nella zona nord-climatica dell'edificio

3. Soffitti sopra seminterrati non riscaldati con aperture leggere nelle pareti

4. Soffitti sopra scantinati non riscaldati senza aperture di luce nelle pareti, situati sopra il livello del suolo

5. Si sovrappone ai sotterranei tecnici non riscaldati situati al di sotto del livello del suolo.

(1 + Σb) - perdite di calore addizionali in parti delle perdite principali. La perdita addizionale di calore b attraverso le strutture che racchiudono dovrebbe essere presa in parti delle perdite principali:

a) nei locali di qualsiasi scopo attraverso pareti esterne verticali e inclinate (proiezione verticale), porte e finestre rivolte a nord, est, nord-est e nord-ovest - nella quantità di 0,1, a sud-est e ad ovest - per un 0,05; nelle stanze d'angolo, in aggiunta - 0,05 per ogni muro, porta e finestra, se uno dei recinti è rivolto a nord, est, nord-est e nord-ovest e 0.1 - negli altri casi;

b) in stanze progettate per un design standard, attraverso pareti, porte e finestre affacciate su entrambi i lati del mondo, nella quantità di 0,08 con una parete esterna e 0,13 nelle stanze angolari (eccetto quelle residenziali), e in tutti i locali residenziali - 0,13;

c) attraverso i pavimenti non riscaldati del piano terra sopra il freddo sotterraneo degli edifici in aree con una temperatura esterna stimata di meno 40 ° C e inferiore (parametri B) - nella quantità di 0,05,

d) attraverso porte esterne non dotate di tende di calore aria o aria, all'altezza degli edifici N, m, dal livello medio del terreno alla parte superiore della grondaia, centro delle aperture di scarico della lanterna o della bocca della miniera nella quantità di: 0,2 N - per porte triple con due vestiboli tra loro; 0,27 H - per doppie porte con vestiboli in mezzo; 0,34 H - per doppie porte senza un vestibolo; 0,22 H - per porte singole;

e) attraverso un cancello esterno che non è dotato di tende di aria e di calore dell'aria, nella quantità di 3 in assenza di un vestibolo e della dimensione di 1 in presenza di un vestibolo al cancello.

Per l'estate e le porte e le porte esterne di ricambio, non si deve tenere conto della perdita di calore addizionale nei sottoprodotti "g" e "g".

Separatamente prendi un elemento come il pavimento a terra o sui tronchi. Ci sono funzioni qui. Un pavimento o una parete che non contiene strati termoisolanti costituiti da materiali con un coefficiente di conduttività termica λ inferiore o uguale a 1,2 W / (m ° C) è chiamato non riscaldato. La resistenza al trasferimento di calore di un pavimento di questo tipo è solitamente indicata come Rн.п, (m2 оС) / W. Per ogni zona del pavimento che non è riscaldata, vengono forniti i valori standard della resistenza al calore:

  • zona I - RI = 2,1 (m2 оС) / W;
  • zona II - RII = 4,3 (m2 oC) / W;
  • zona III - RIII = 8,6 (m2 оС) / W;
  • zona IV - RIV = 14.2 (m2 оС) / W;

Le prime tre zone sono strisce disposte parallelamente al perimetro delle pareti esterne. L'area rimanente appartiene alla quarta zona. La larghezza di ciascuna zona è di 2 m. L'inizio della prima zona si trova all'incrocio del pavimento con il muro esterno. Se un pavimento non riscaldato è adiacente a un muro sepolto nel terreno, l'inizio viene trasferito al limite superiore del muro sepolto. Se il design del pavimento, situato a terra, ci sono strati isolanti, viene chiamato isolato, e la sua resistenza al trasferimento di calore Rу.п, (m2 оС) / W, è determinata dalla formula:

Ru.p. = Rn.p. + Σ (γu.s. / λу.с)

Rn.p - resistenza al calore della zona considerata del pavimento non riscaldato, (m2 оС) / W;
γу.с - spessore dello strato riscaldante, m;
λу.с - coefficiente di conducibilità termica del materiale dello strato riscaldante, W / (m · ° С).

Per il pavimento sui tronchi, la resistenza al calore Rl, (m2 оС) / W, viene calcolata con la formula:

Le perdite di calore di ogni struttura di contenimento sono considerate separatamente. La quantità di perdita di calore attraverso le strutture che racchiudono l'intera stanza sarà la somma delle perdite di calore attraverso ciascuna struttura che racchiude la stanza. È importante non confondere le misurazioni. Se invece di (W) appare (kW) o pari (kcal), si ottiene un risultato errato. Puoi anche, per disattenzione, indicare Kelvin (K) invece di gradi Celsius (° C).

Calcolo avanzato della perdita di calore a casa

Riscaldamento negli edifici civili e residenziali la perdita di calore negli spazi consiste nella perdita di calore attraverso varie strutture di contenimento, come finestre, pareti, pavimenti, pavimenti e il consumo di calore per l'aria di riscaldamento, che si infiltra nelle perdite nelle strutture protettive (strutture che racchiudono) di un determinato ambiente. Negli edifici industriali ci sono altri tipi di perdite di calore. Il calcolo della perdita di calore dei locali viene effettuato per tutte le strutture che racchiudono tutti i locali riscaldati. Le perdite di calore attraverso le strutture interne possono essere ignorate, con la differenza di temperatura in esse con la temperatura delle stanze vicine fino a 3C. Le perdite di calore attraverso le strutture che racchiudono sono calcolate usando la seguente formula, W:

Qogr = F (tвн-tнБ) (1 + Σ β) n / Ro

tnB - temperatura dell'aria esterna, оС;
tв - temp-ra indoor, оС;
F - area protettiva dell'edificio, m2;
n - coefficiente che tiene conto della posizione del recinto o della struttura protettiva (la sua superficie esterna) rispetto all'aria esterna;
β - perdita di calore addizionale, parti dei principali;
R® - resistenza al calore, m2 · оС / W, che è determinata dalla seguente formula:

R = 1 / αв + Σ (δi / λі) + 1 / αн + Rв.п, dove

αв - coefficiente di percezione termica della barriera (la sua superficie interna), W / m2 · о С;
λi e δi - il coefficiente calcolato di conducibilità termica per il materiale di un dato strato della struttura e lo spessore di questo strato;
a è il coefficiente di trasmissione del calore dell'involucro (la sua superficie esterna), W / m2 · о С;
Rв.n - in caso di un traferro chiuso nella struttura, la sua resistenza termica, m2 · o C / W (vedi Tabella 2).
I coefficienti αn e αb sono presi secondo lo SNiP e per alcuni casi sono riportati nella tabella 1;
δi - di solito assegnato secondo il compito o determinato in base ai disegni dell'involucro dell'edificio;
λі - è preso nei libri di riferimento.

Tabella 1. I coefficienti di assorbimento del calore αв e trasferimento di calore a

Superficie di recinzione

Come utilizzare la calcolatrice per calcolare e analizzare la dispersione termica degli involucri

Bill Laumeister (Maxim Integrated)

Un calcolatore per il calcolo e l'analisi della dispersione termica dei casi di circuiti integrati aiuta a stimare la dissipazione del calore dei pacchetti di circuiti integrati per garantire l'affidabilità e prevenire il surriscaldamento. Il programma è progettato per l'uso con il calcolatore HP 50g o il suo emulatore PC gratuito.

Steve Edwards (che non era più un dipendente di Maxim Integrated al momento della pubblicazione), un esperto ingegnere di circuiti analogici, ha scritto diverse applicazioni per l'automazione dei calcoli di ingegneria. Queste applicazioni sono distribuite gratuitamente per aiutare altri sviluppatori a selezionare, definire e calcolare circuiti analogici. Descriviamo la funzionalità di uno di questi strumenti: un calcolatore per il calcolo e l'analisi della dispersione termica dei casi di circuiti integrati (IC).

Calcolatrice per il calcolo e l'analisi di dispersioni termiche di involucri di circuiti integrati (CTA)

CTA è un'applicazione scritta per il calcolatore grafico HP 50g che aiuta ad analizzare la dissipazione del calore dei casi di IC. L'esempio di questa applicazione mostra il metodo per implementare i calcoli della scarica termica dei microcircuiti Utilizzando questo metodo, è possibile calcolare un singolo schema o creare il proprio strumento per automatizzare tali calcoli.

In base ai parametri specificati nelle specifiche tecniche per uno specifico microcircuito, il calore generato dal chip IC viene trasferito al corpo del microchip e quindi all'ambiente. L'oggetto del calcolo è il massimo trasferimento di calore e, di conseguenza, il fattore di riduzione della potenza alla temperatura massima del cristallo del circuito integrato (Figura 1).

Fig. 1. Modello di dissipazione del calore di IC

La Guida dell'utente CTA contiene istruzioni per l'uso della calcolatrice, la parte teorica, le equazioni e gli esempi pratici più caratteristici utilizzati nella progettazione e nell'analisi.

CTA consente di inserire 10 parametri, 9 dei quali sono calcolati come funzioni di altri parametri:

  1. dissipazione di potenza, P, mW (immesso e calcolato);
  2. temperatura di cristallo Tj, ° C (inserito e calcolato);
  3. resistenza termica a guscio di cristallo, θJC, ° C / W (inserito e calcolato);
  4. temperatura del contenitore, TC, ° C (inserito e calcolato);
  5. resistenza termica "shell-environment", θCA, ° C / W (inserito e calcolato);
  6. temperatura ambiente Tla, ° C (inserito e calcolato);
  7. resistenza termica "cristallo-ambiente", θJA, ° C / W (inserito e calcolato);
  8. fattore di riduzione della potenza, DF, mW / ° C (immesso e calcolato);
  9. temperatura massima del cristallo TjMax, ° C (input);
  10. massima dissipazione di potenza, pMAX, mW (immesso e calcolato).

CTA calcola uno qualsiasi dei 9 parametri in funzione di altri, in modo che sia utile sia nello sviluppo che nell'analisi. La vista di questi parametri sulla schermata TAK è presentata in Figura 2.

Fig. 2. Esempio di operazione CTA

Il manuale dell'utente descrive il tipo di rumore (bianco, rosa o rumore termico nei resistori) e il modo in cui viene calcolato.

Nella parte pratica, un'analisi termica del case MAX5112: viene fornito un DAC a 9 canali con uscita in corrente. Viene analizzata la potenza dissipata, la cui dimensione determina l'idoneità del prodotto per l'uso in un'applicazione ipotetica basata su un laser sintonizzabile. Descrive inoltre in dettaglio le azioni dell'utente dall'immissione dei dati alla risoluzione e all'emissione dei valori di dissipazione di potenza per due diversi pacchetti di chip.

Coefficiente di trasmissione del calore

Definizione e formula per il coefficiente di trasferimento del calore

Il trasferimento di calore convettivo è lo scambio di calore tra parti di un liquido (gas) aventi una temperatura diversa o tra un liquido (gas) e un solido. Il trasferimento di calore convettivo tra un liquido e un solido viene chiamato trasferimento di calore.

Questo coefficiente viene spesso utilizzato in fluidodinamica quando viene indagato il trasferimento di calore convettivo. Spesso è denotato da una lettera. Il coefficiente è:

dove è la densità del flusso di calore, è la pressione della temperatura. La quantità q è la quantità di calore che viene trasmessa attraverso una superficie unitaria per unità di tempo. trova il modulo della differenza di temperatura tra il fluido e la superficie del corpo. A volte si riscontra la pressione della temperatura, ad esempio nel caso di un fluido comprimibile che scorre attorno al corpo, viene considerato uguale al modulo della differenza di temperatura del fluido lontano dal corpo e alla temperatura della superficie corporea che sarebbe in assenza di scambio termico.

Il coefficiente di trasferimento del calore dipende dalla portata del portatore di calore, dal tipo di flusso, dalla geometria della superficie solida, ecc. Questa è una quantità complessa e non può essere determinata da una formula generale. In genere, il coefficiente di trasferimento del calore si trova sperimentalmente.

Quindi, per condizioni di convezione dell'aria libera: (W / m 2 K), acqua: (W / m 2 K). In caso di convezione forzata, i valori del coefficiente di scambio termico variano entro i limiti: per l'aria: (W / m 2 K), per l'acqua: (W / m 2 K).

Formula di Newton-Richman

Il coefficiente di trasferimento del calore è incluso nell'espressione per il flusso di calore nella sostanza di un mezzo liquido o gassoso con un intenso cambiamento di temperatura con l'aumentare della distanza dall'oggetto da raffreddare o riscaldare:

dove è la quantità di calore che viene rimosso dalla superficie, avente un'area S, è la temperatura della sostanza (liquido, gas), è la temperatura superficiale del corpo. Expression (2) è chiamata la formula di Newton-Richmann.

Poiché l'intensità del trasferimento di calore può variare quando si sposta lungo l'area di contatto del veicolo liquido con la superficie di un solido, viene introdotto un coefficiente di trasferimento termico locale, che è uguale a:

In pratica, viene spesso utilizzato il coefficiente di scambio termico medio, calcolandolo con la formula:

dove le temperature prendono la media per la superficie e per la sostanza.

Equazione differenziale del trasferimento di calore

L'equazione differenziale di scambio termico mostra la relazione tra il coefficiente di scambio termico e il campo di temperatura del fluido (liquido o gas):

dove, è il gradiente di temperatura, l'indice n = 0 significa che il gradiente è preso sul muro.

Criterio di Nusselt

Il criterio Nusselt () è una caratteristica del trasferimento di calore al confine tra il liquido e il muro:

dove è la caratteristica dimensione lineare, è il coefficiente di conducibilità termica del liquido. Per il processo stazionario, il criterio di Nusselt viene rilevato utilizzando l'equazione di criterio dello scambio termico convettivo:

dove sono le costanti. - Criterio di Reynolds, - criterio di Prandtl, - criterio di Grashof.

Coefficiente di trasmissione del calore e sua relazione al coefficiente di scambio termico

Il coefficiente di trasferimento del calore attraverso una parete piatta è associato ai coefficienti di trasferimento del calore mediante l'espressione:

dove è il coefficiente di trasferimento di calore dal primo mezzo alla parete, è il coefficiente di trasferimento di calore dalla parete al secondo mezzo, è lo spessore della parete, è il coefficiente di conducibilità termica della parete.

Unità di misura

L'unità di misura di base del coefficiente di trasferimento del calore nel sistema SI è:

Esempi di risoluzione dei problemi

La superficie del tubo si trova come superficie laterale del cilindro:

Fattore di dissipazione del calore

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Calcolo delle modalità termiche dei radiatori

Per scegliere il radiatore giusto, è necessario determinare i fattori che determinano la qualità del suo lavoro, inoltre vengono forniti alcuni aspetti fisici del radiatore.

In termodinamica, vengono adottate le seguenti caratteristiche, che determinano l'immagine fisica del funzionamento di un dispositivo raffreddato a radiatore:


Q - dissipazione di potenza di energia termica (W), è il livello di calore dissipato dai componenti elettronici durante il suo funzionamento (ad esempio un processore).
Tj è la temperatura massima della giunzione pn del dispositivo (° C). Per i dispositivi microelettronici tipici, questa temperatura è compresa tra 115 ° C.
Tc è la temperatura della custodia del dispositivo (° C). perché la temperatura sulla superficie del dispositivo non è la stessa, quindi, di regola, per questo valore prendere la massima temperatura sul corpo del dispositivo raffreddato.
Ts è la temperatura di mandata (° C). Rappresenta la temperatura massima della suola del radiatore.
Ta è la temperatura ambiente (° C).

Utilizzando la temperatura e la dissipazione di potenza dell'energia termica, è possibile ottenere una stima numerica dell'efficienza del dissipatore di calore sotto forma di una resistenza termica R, definita come:


dove dT è la differenza di temperatura tra i due elementi.

L'unità di misura per la resistenza termica è in gradi / watt (° C / W). La resistenza termica mostra il cambiamento della temperatura del dispositivo quando viene dissipata una potenza da 1 W. Infatti, la resistenza termica è simile alla resistenza elettrica, determinata dalla legge di Ohm.

Considerare il caso in cui il radiatore si trova sul processore (vedi figura):

Considera un sistema di dissipazione del calore semplificato. In questo schema, il flusso di calore dal core del processore viene trasmesso alla sua custodia, quindi alla base del dissipatore e infine, passando attraverso il dissipatore di calore, si disperde nell'ambiente.

Pertanto, la resistenza termica tra il core del processore e la sua custodia può essere calcolata come:

Questa resistenza è determinata dal produttore del processore e di solito ha un valore costante. L'utente non ha possibilità di influenzare questo parametro.

Allo stesso modo, possiamo ottenere i valori degli altri due termistori:

Va notato che Rcs è una resistenza termica tra la superficie del processore e il dissipatore ed è talvolta chiamata resistenza dello strato di transizione. Il suo valore è determinato dalla qualità del trattamento superficiale adiacente tra loro e dalle caratteristiche della cosiddetta interfaccia termica (composto termico, striscia termicamente conduttiva).

Resistenza termica agli radiatori.

Pertanto, la resistenza termica totale del sistema in esame è il cuore del processore - l'ambiente può essere ottenuto aggiungendo le resistenze termiche di cui sopra:

Rja = Rjc + Rcs + Rsa = (Tj - Ta) / Q

Trasformando questa espressione, puoi ottenere la seguente relazione per la resistenza termica del radiatore:

Rsa = ((Tj - Ta) / Q) - Rjc - Rcs

In questa espressione, Tj, Q e Rjc sono determinati dalle specifiche del produttore del processore e Ta e Rcs sono parametri variabili.

Ta dipende in gran parte dalle condizioni di temperatura in cui l'apparecchiatura opererà. In genere, il valore di questo parametro è compreso tra 35 e 45 ° C e può raggiungere 50-60 ° C se l'apparecchiatura viene utilizzata in un volume chiuso o funziona vicino a fonti di forte dissipazione del calore. Pertanto, per un migliore raffreddamento, è consigliabile:

· Avere un dispositivo con un grande volume interno;

· Per quanto possibile, assicurare una buona ventilazione del case;

· Posizionare il dispositivo lontano da dispositivi di riscaldamento e dal luogo di luce solare diretta.

Resistenza termica Rcs dipende dalla qualità della lavorazione e dalla planarità delle superfici del corpo del radiatore e del processore, dalla pressione di queste superfici e dalla loro area di contatto, dal tipo e dallo spessore della striscia termoconduttrice utilizzata. La superficie del radiatore non è mai completamente liscia. Sempre al contatto della superficie del radiatore e del processore rimangono strisce microscopiche, piene di aria, che influisce negativamente sulla dissipazione del calore. La soluzione consiste nell'utilizzare un tampone termoconduttivo - materiali con alta conduttività termica che riempiono queste cavità e migliorano la conduttività termica.

La conduttività termica al contatto metallo-metallo è sempre maggiore rispetto al contatto metallo-ceramica. Pertanto, se il processore è in un pacchetto di ceramica (e non con una piastra metallica), è necessario utilizzare un composto. Il termofondente più popolare è la pasta KTP. Riempie facilmente tutte le cavità tra il processore e il radiatore, è facile da applicare e facile da rimuovere. Alcuni produttori di dispositivi utilizzano la grafite come guarnizione termoconduttrice. Le guarnizioni in grafite (strisce grigio-argento) sono economiche, ma non forniscono una sufficiente dissipazione del calore. Ma la guarnizione in grafite è ancora meglio di niente.

Se sul radiatore è già presente una grafite conduttrice di calore o una guarnizione in elastomero, ma si desidera utilizzare la pasta, si dovrà staccare o raschiare via questa guarnizione e mettere la pasta al suo posto. Insieme per usare entrambi non è raccomandato. Il nastro adesivo che trasmette calore è molto efficace per il fissaggio di piccoli radiatori (su schede video), ma è ancora peggio per le prestazioni termiche della pasta termica. Se, dopo l'applicazione della pasta, il tuo radiatore diventa più caldo, significa una migliore conduttività termica.

Ora proveremo a determinare i fattori che influenzano le caratteristiche di un particolare radiatore.

La quantità di flusso di calore che passa attraverso un frammento del radiatore può essere stimata dalla legge di Fourier:

Q è la quantità di calore per unità di tempo, cioè J / c (W) (flusso di calore attraverso la superficie S, situato perpendicolare all'asse z),
k è il coefficiente di conducibilità termica, W / m * K °,
S è l'area del frammento
dT / dz - cambiamento di temperatura in questa direzione (ad esempio, nella direzione dell'asse z)

Il rapporto è un segno meno, poiché il calore scorre nella direzione della temperatura decrescente.
Da questa legge è chiaro che la resistenza termica del radiatore è inversamente proporzionale al suo coefficiente di conducibilità termica e, quindi, è una caratteristica del materiale. L'essenza della resistenza termica è quella con il suo valore minore, vale a dire con un più piccolo cambiamento di temperatura, l'efficienza del radiatore è più alta. I radiatori moderni hanno un valore di resistenza termica estremamente basso (0,05-0,1 ° C / W).
È chiaro dalla legge di Fourier che con una superficie più ampia, il flusso di calore attraverso questa superficie sarà maggiore e l'efficienza del trasferimento di calore sarà maggiore. La massima superficie può essere ottenuta in due modi: aumentando le dimensioni fisiche del radiatore stesso o utilizzando nervature di forma ottimale. Il primo metodo non è sempre applicabile, dal momento che lo spazio all'interno del dispositivo è deliberatamente limitato dalle sue dimensioni fisiche e dalla presenza di un gran numero di altri elementi necessari. Molto spesso, il posizionamento di un radiatore di grandi dimensioni è ostacolato dal design della scheda di cablaggio stampata stessa, ad esempio, i condensatori situati vicino allo slot del processore. Pertanto, il secondo metodo è spesso molto più efficiente, con particolare attenzione alla profilatura corretta delle alette del radiatore e alla sua tecnologia di produzione.

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