Pérdidas de calor en edificios

Visión General

La pérdida de calor a través de las envolventes de edificios es impulsada por la diferencia de temperatura entre los ambientes interior y exterior y la resistencia térmica de cada capa del ensamblaje. Al sumar las resistencias de todas las capas de material más las películas superficiales interiores y exteriores, los diseñadores estiman el flujo de calor en estado estacionario (en vatios) a través de paredes, techos, pisos y elementos en contacto con el suelo. Los valores de referencia a continuación se aplican a cálculos aproximados para tipos de construcción comunes.

Fórmulas Clave

Pérdida de Calor en Estado Estacionario a Través de un Componente del Edificio

$Q = \frac{A \cdot \Delta T}{R_{total}}$

Resistencia Térmica Total (Capas en Serie)

$R_{total} = R_i + R_1 + R_2 + \dots + R_n + R_o$

Para ensambles en contacto con la tierra, reemplace la resistencia de la película de aire exterior $R_o$ con la resistencia equivalente del suelo $R_e$ de la tabla a continuación.

Coeficiente Global de Transferencia de Calor

$U = \frac{1}{R_{total}}$

Por lo tanto, la pérdida de calor también puede escribirse como:

$Q = U \cdot A \cdot \Delta T$

Variables

Datos de Resistencia Térmica

Películas Superficiales Interiores y Exteriores

Elementos del Edificio Contra la Tierra

Calculadora

Convertidor de Unidades

Diagrama Interactivo de Pérdida de Calor del Suelo

El diagrama original building_heat_loss_ground.png se representa a continuación utilizando los datos restaurados de resistencia de contacto con la tierra. El gráfico muestra cómo cambia la resistencia equivalente del suelo para condiciones comunes de piso y paredes de sótano.

Tablas de fuentes originales restauradas

Las siguientes tablas se restauran de la página de fuente original para preservar los datos de referencia completos.

Resistencia térmica - Paredes interiores y exteriores

Elementos del edificio - Resistencia térmica contra la tierra

Imágenes de Fuente Originales

Las siguientes imágenes de fuente originales se conservan para evitar la pérdida de material de referencia visual. Cuando una imagen contiene datos en gráficos o tabulares, sus valores extraídos se representan en las tablas de la página, calculadores o gráficos interactivos; las imágenes restantes se retienen como referencias de fuente visuales.

Notas de Ingeniería

• Suposición de estado estacionario. La fórmula $Q = A\Delta T / R_{total}$ asume temperaturas interiores y exteriores constantes. Las condiciones reales implican ciclos diarios y estacionales, ganancias solares y fuentes de calor interno que hacen que el análisis dinámico sea más preciso para el modelado energético.
• Puentes térmicos. Las conexiones estructurales (montantes de acero, bordes de losa, dinteles) crean caminos localizados de baja resistencia que no son capturados por sumas simples de valores R capa por capa. Los valores de protección contra puentes fríos en la tabla de contacto con la tierra contabilizan parte de esto, pero los proyectos detallados requieren cálculos de puentes térmicos (valores-ψ).
• La resistencia de contacto con el suelo depende de la geometría. Los valores $R_e$ para elementos en contacto con la tierra son equivalentes simplificados. La pérdida de calor real depende de la conductividad del suelo, el contenido de humedad, la profundidad y la relación entre la altura de la pared y el ancho del piso. La expresión $0.2 + 0.3h$ aumenta la resistencia con la profundidad porque las temperaturas del suelo más profundo son más estables.
• Película superficial interior ($R_i = 0.13$ m²K/W) corresponde aproximadamente a una película de aire en reposo con un coeficiente de transferencia de calor de aproximadamente $h_i \approx 7.7$ W/m²K. La película exterior ($R_o = 0.04$ m²K/W) refleja condiciones expuestas al viento ($h_o \approx 25$ W/m²K). Los valores varían con la orientación de la superficie y la emisividad.
• La resistencia total incluye todas las capas. Al usar las tablas anteriores, sumar los valores superficiales $R_i + R_o$ (o $R_e$) a las resistencias de las capas de pared, aislamiento y revestimiento para obtener $R_{total}$.
• Unidades. La resistencia está en m²K/W. Un valor R más alto significa mejor aislamiento. El valor U ($1/R_{total}$) tiene unidades de W/m²K, donde un valor más bajo es mejor.

Referencias

• Fuente Original — Engineering ToolBox: Pérdida de Calor en Edificios