7.4: Pérdida de calor residencial (IV)

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Cálculo de pérdida de calor horaria

Como hemos aprendido, la mayoría del calor se pierde a través de las paredes de una casa a través de la conducción. Uno de los tres factores que afectan la pérdida de calor es la capacidad de una pared para resistir la pérdida de calor.

Ahora veremos cómo calcular la tasa de pérdida de calor de las paredes de una casa, usando la fórmula

\[ Hourly \, Heat \, Loss = \dfrac{Area * (Temperature \, Difference)}{R-value} \]

donde el área tiene unidades de ft ², la diferencia de temperatura tiene unidades de °F, y el valor R tiene unidades de ft ² °F h/BTU para obtener una pérdida de calor con unidades de BTus/h.

De la ecuación anterior se puede ver que una vez construida la casa, estas dos variables NO cambiarán:

El área de las paredes
El valor R de las paredes

La única variable que cambiará es la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior.

Problema de ejemplo

El siguiente video proporciona un ejemplo de problema con la solución.

Calcular la pérdida de calor diaria

Para calcular la pérdida de calor diaria, simplemente multiplicarías la pérdida de calor horaria, determinada en la ecuación 7.4.1, por 24 horas, es decir,

\[ Daily \, Heat \, Loss = \dfrac{Area * (Temperature \, Difference)}{R-value} * 24 \, h/day \]

donde la pérdida de calor diaria tendría unidades de BTU/día.

Problema de ejemplo

Ejemplo 1

¿Cuál es la pérdida de calor por hora y por día de una habitación de 15 pies por 15 pies con un techo de 8 pies, con todas las superficies aisladas a R13, con una temperatura interior de 65 °F y una temperatura exterior de 25 °F?

Contestar

Determine el área de superficie calculando primero el área de una pared, es decir,

\[ Area \, of \, one \, wall = 8 * 15 = 120 \, ft^2 \nonumber\]

Luego multiplica esta área por 4 para obtener el área total de la habitación, es decir,

\[ Area \, of \, room = 4 * 120 = 480 \, ft^2 \nonumber\]

Para obtener la pérdida de calor por hora, utilice la ecuación 7.4.1, es decir,

\[ Hourly \, Heat \, Loss = \dfrac{480 * (65 - 25)}{13} = 1.477 \dfrac{BTUs}{h} \nonumber\]

Una vez que conocemos la tasa de pérdida de calor por hora, podemos determinar la pérdida de calor por día usando la ecuación 7.4.2, es decir,

\[ Daily \, Heat \, Loss = 1.477 \dfrac{BTUs}{h} * 24 \dfrac{h}{day} = 35,448 \dfrac{BTUs}{day} \nonumber\]

Cálculo de pérdida de calor anual

En los cálculos anteriores, determinamos la pérdida de calor horaria y diaria. ¿Cómo calculamos la pérdida de calor anual o estacional?

Dado que la temperatura fuera de la casa puede no permanecer igual día tras día, la pérdida de calor variará según el día. Así, para obtener la pérdida de calor durante todo un año, hacemos lo siguiente:

Calcular la pérdida de calor para cada día.
Agregue la pérdida de calor por todos los días en un año que necesitó calefacción.
Deja el mismo El valor R de la pared y el área de la pared — no cambiarán.
Determinar la diferencia entre temperatura interior y exterior, ya que cambiará para cada día.

Teóricamente, necesitaríamos realizar cálculos usando la ecuación 7.4.2 para cada día del año calendario de 365 días.

Por ejemplo, si la temperatura exterior promedio fuera a ser de 35°F, 32°F, 28°F, y así sucesivamente para cada día, la pérdida de calor para todo el año o la temporada se puede calcular como se muestra en la Figura 7.4.1.

Figura 7.4.1. Cálculos de pérdida de calor anual

Dado que el área (480 pies ²), el valor R (13 pies2 °F BTU/h) y las 24 hr/día son comunes para TODOS los días de calentamiento, podemos sacarlos y reescribir la ecuación en la Figura 7.1.5 como

\[ Heat \, Loss = \dfrac{480}{13} * 24 \dfrac{h}{day} * ((65 - 35)°F + (65 - 32)°F + (65 - 28)°F + ... \forall \, heating \, days) \]

donde\( \forall \) simboliza “para todos” y\(((65 - 35)°F + (65 - 32)°F + (65 - 28)°F + ... \forall \, heating \, days \) es la suma de todos los HDD.

La ecuación 7.4.3 puede simplificarse aún más a términos generales como

\[ Heat \, Loss \, in \, a \, Season = \dfrac{Area}{R-value} * 24 * HDD \]

Problemas de ejemplo

Ejemplo 1

Para la temporada de calefacción de 150 días en Roanoke, VA, la temperatura promedio fue de 47°F. ¿Cuánto calor se pierde a través de una pared de 176 pies ² (R = 16) durante toda la temporada?

Contestar: El siguiente video cubre la solución.

Ejemplo 2

En Fargo, ND, la temporada de calefacción dura alrededor de 220 días y la temperatura exterior promedio es de alrededor de 27°F. ¿Cuánto calor se pierde a través de una ventana de 8 pies por 6 pies (R=1) durante la temporada de calefacción?

Contestar: El siguiente video cubre la solución.