Calculadora de pérdida de calor por conducción

Sobre el cálculo de la pérdida de calor por conducción

Esta calculadora de pérdida de calor por conducción permite estimar las pérdidas térmicas de una vivienda a través de muros exteriores, ventanas, puerta exterior, techo, suelo y renovación de aire. El cálculo utiliza las superficies y los valores U de los elementos constructivos y permite estimar la potencia de calefacción necesaria para mantener una temperatura interior determinada con una temperatura exterior invernal especificada.

Cada componente de la pérdida de calor se calcula por separado y después se suma al resto. El resultado se muestra en vatios y kilovatios, así como en forma de pérdida térmica específica por 1 m² de superficie de suelo y por 1 m³ de volumen del recinto.

Valores orientativos y recomendaciones

Geometría del recinto

Superficie y volumen. La superficie del suelo se calcula a partir de la longitud L y la anchura B del recinto. Para obtener el volumen también se tiene en cuenta la altura H.

A = L × B

V = L × B × H

Las dimensiones se introducen en metros. Por tanto, la superficie A se obtiene en m² y el volumen V en m³. La superficie se utiliza para calcular las pérdidas de calor a través del techo y del suelo, mientras que el volumen se utiliza para calcular las pérdidas debidas a la renovación de aire.

Perímetro exterior. En el cálculo de los muros solo se incluyen los lados del recinto que limitan con el aire exterior. Se utiliza la longitud real de cada lado seleccionado. Cuando los cuatro muros son exteriores, el perímetro exterior de un recinto rectangular es:

Pext = 2 × (L + B)

Si no hay muros exteriores, las pérdidas térmicas a través de muros, ventanas y puerta exterior se consideran iguales a cero.

Diferencia de temperatura

Diferencia de temperatura. Para todos los componentes de la pérdida térmica se utiliza la diferencia entre la temperatura interior seleccionada T_i y la temperatura exterior T_e.

ΔT = Ti - Te

Por ejemplo, con una temperatura interior de +20 °C y una temperatura exterior de -15 °C, la diferencia de temperatura de cálculo es de 35 K. Una diferencia de temperatura expresada en kelvin tiene numéricamente el mismo valor que la diferencia expresada en grados Celsius. Si la temperatura exterior es igual o superior a la interior, para el cálculo se utiliza ΔT = 0.

Pérdidas térmicas a través de los elementos constructivos

Relación básica. La pérdida de calor a través de muros, ventanas, puerta, techo y suelo se calcula como el producto de la superficie del elemento A, su transmitancia térmica U y la diferencia de temperatura ΔT.

Q = U × A × ΔT

Q es la pérdida de calor en W, U es la transmitancia térmica en W/(m²·K), A es la superficie del elemento en m² y ΔT es la diferencia de temperatura en K. Una superficie mayor, un valor U más alto o una diferencia de temperatura mayor producen una pérdida térmica más elevada.

Muros exteriores

Superficie de los muros. Primero se multiplica el perímetro exterior por la altura del recinto. A continuación se restan la superficie de las ventanas y la superficie asumida de la puerta exterior, ya que estos elementos se calculan por separado.

Awall = Pext × H - Awindow - Adoor

Si la superficie conjunta de las ventanas y la puerta supera la superficie total de los muros exteriores, el resultado no se calcula hasta que se corrijan los datos introducidos. Así se evita utilizar una superficie de muro negativa.

Aislamiento de los muros. En lugar de calcular por separado cada capa de la construcción, la calculadora utiliza valores aproximados predefinidos de transmitancia térmica:

• aislamiento deficiente o vivienda antigua - U = 1,30 W/(m²·K)
• aislamiento medio - U = 0,60 W/(m²·K)
• buen aislamiento o vivienda moderna - U = 0,25 W/(m²·K)

Estos valores representan el comportamiento térmico global del muro. Si se conoce el valor U exacto de una construcción concreta, las opciones simplificadas de aislamiento deben considerarse valores orientativos.

Ventanas y puerta exterior

Acristalamiento. A toda la superficie de ventanas introducida se aplica un único valor de transmitancia térmica según el nivel de eficiencia energética seleccionado:

• ventanas antiguas con elevadas pérdidas térmicas - U = 2,80 W/(m²·K)
• acristalamiento aislante moderno - U = 1,40 W/(m²·K)
• ventanas modernas de alta eficiencia energética - U = 0,90 W/(m²·K)

Puerta exterior. Las dimensiones de la puerta no se introducen por separado. Para los distintos tipos disponibles se utilizan superficies y valores de transmitancia térmica típicos:

• puerta aislada de una hoja - superficie 2,0 m², U = 1,40 W/(m²·K)
• puerta aislada de dos hojas - superficie 4,0 m², U = 1,40 W/(m²·K)
• puerta exterior sin aislamiento - superficie 2,0 m², U = 3,00 W/(m²·K)
• puerta acristalada de una hoja - superficie 2,0 m², U = 1,60 W/(m²·K)
• puerta acristalada de dos hojas o puerta de terraza - superficie 4,0 m², U = 1,60 W/(m²·K)

Las superficies de las ventanas y de la puerta se excluyen de la superficie del muro para que la transmisión de calor a través de la misma parte de la envolvente del edificio no se contabilice dos veces.

Techo y suelo

Techo. La pérdida de calor se calcula sobre toda la superficie del recinto A. En función del espacio o de la construcción situada encima se utilizan los siguientes coeficientes efectivos:

• recinto calefactado encima - U = 0
• cubierta o ático bien aislado - U = 0,18 W/(m²·K)
• aislamiento medio de cubierta o ático - U = 0,35 W/(m²·K)
• aislamiento deficiente o ático frío - U = 0,90 W/(m²·K)

Suelo. Para el límite inferior del recinto también se utilizan coeficientes efectivos que representan las diferencias típicas entre un espacio calefactado, un sótano y un suelo aislado:

• recinto calefactado debajo - U = 0
• sótano o garaje sin calefacción - U = 0,35 W/(m²·K)
• buen aislamiento del suelo - U = 0,20 W/(m²·K)
• aislamiento medio del suelo - U = 0,40 W/(m²·K)
• aislamiento deficiente o ausencia de aislamiento - U = 0,80 W/(m²·K)

Tanto para el techo como para el suelo se utiliza toda la superficie del recinto y la diferencia total entre la temperatura interior y la exterior. Estos coeficientes son valores efectivos simplificados, por lo que la temperatura del ático, del sótano o del terreno no se calcula por separado.

Renovación de aire e infiltración

Pérdida de calor con el aire. Parte del calor se utiliza para calentar el aire exterior que entra debido a la ventilación y a las infiltraciones. El cálculo utiliza el volumen del recinto V, la tasa de renovación de aire n y la diferencia de temperatura ΔT.

Qair = 0,34 × n × V × ΔT

El coeficiente 0,34 representa aproximadamente la capacidad térmica volumétrica del aire para este método de cálculo. La tasa de renovación n indica cuántos volúmenes completos de aire del recinto son sustituidos por aire exterior cada hora.

• n = 0,3 h^-1 - renovación de aire baja
• n = 0,5 h^-1 - renovación de aire normal
• n = 0,8 h^-1 - renovación de aire moderadamente elevada
• n = 1,0 h^-1 - renovación de aire elevada
• n = 1,5 h^-1 - renovación de aire alta
• n = 2,0 h^-1 - renovación de aire muy alta

Para una estimación sencilla de las pérdidas térmicas de una vivienda se utiliza con frecuencia alrededor de 0,5 h^-1 en un recinto residencial normal. Los valores superiores aumentan la pérdida de calor por ventilación de forma directamente proporcional a la tasa de renovación de aire.

Pérdida de calor total

Suma de pérdidas. Después de calcular cada componente por separado, la calculadora suma las pérdidas térmicas a través de los muros exteriores, ventanas, puerta, techo, suelo y renovación de aire.

Qtotal = Qwall + Qwindow + Qdoor + Qceiling + Qfloor + Qair

Q_total representa la pérdida de calor total en vatios para las condiciones seleccionadas. El valor en kilovatios se obtiene dividiendo el resultado en vatios entre 1000.

Valores específicos. Para comparar recintos con distintas superficies y alturas también se calculan las pérdidas de calor por unidad de superficie y de volumen:

qA = Qtotal / A

qV = Qtotal / V

El primer valor se expresa en W/m² y el segundo en W/m³. El valor en BTU/h se calcula utilizando 1 W = 3,41214 BTU/h. El porcentaje correspondiente a cada componente se obtiene dividiendo su pérdida térmica entre Q_total.

Normas europeas relacionadas

EN 12831-1 «Eficiencia energética de los edificios - Método para el cálculo de la carga térmica de diseño - Parte 1: Carga térmica para calefacción de espacios». Esta norma establece la metodología general para determinar la carga térmica de diseño de recintos y edificios, incluyendo la transmisión de calor a través de la envolvente y las pérdidas debidas a la ventilación. La calculadora utiliza una secuencia simplificada para estos principales componentes de las pérdidas térmicas con coeficientes predefinidos.

EN ISO 6946 «Componentes y elementos de edificación - Resistencia térmica y transmitancia térmica - Métodos de cálculo». Esta norma describe cómo se determinan la resistencia térmica y la transmitancia térmica U de los elementos constructivos. En este cálculo, los muros multicapa no se forman a partir de materiales individuales. En su lugar se utilizan valores U aproximados predefinidos para varios niveles de aislamiento.

FAQs

¿Qué temperatura exterior debe utilizarse para calcular las pérdidas térmicas?

Para los cálculos de calefacción en invierno se utiliza habitualmente la temperatura exterior de diseño correspondiente al periodo frío de la zona, en lugar de la temperatura exterior actual. Cuanto menor sea la temperatura exterior seleccionada manteniendo la misma temperatura interior, mayor será ΔT y mayores serán las pérdidas térmicas calculadas.

¿Cómo se debe elegir el nivel de aislamiento de los muros exteriores?

El nivel seleccionado determina la transmitancia térmica utilizada para el muro. La calculadora utiliza U = 1,30 W/(m²·K) para aislamiento deficiente, U = 0,60 para aislamiento medio y U = 0,25 para buen aislamiento. Si se conoce el valor U calculado de la construcción real, estos valores pueden utilizarse como referencia para elegir la opción más próxima.

¿Por qué se restan las superficies de ventanas y puertas de la superficie de los muros?

Las ventanas y la puerta exterior tienen sus propios valores de transmitancia térmica y se calculan por separado. Si sus superficies permanecieran incluidas también en la superficie del muro, la misma parte de la envolvente se contabilizaría dos veces y la pérdida de calor total quedaría sobreestimada.

¿Cuánto influye la renovación de aire en la pérdida de calor de una vivienda?

La pérdida de calor debida a la renovación de aire es directamente proporcional a la tasa n. Por ejemplo, manteniendo el mismo volumen del recinto y las mismas temperaturas, aumentar n de 0,5 a 1,0 duplica el componente de pérdida térmica debido a la ventilación. Por ello, la ventilación y la infiltración pueden representar una parte importante de la carga térmica total.

¿Qué indican los valores W/m² y W/m³?

W/m² indica qué parte de la carga térmica total corresponde a un metro cuadrado de superficie de suelo, mientras que W/m³ indica la carga por metro cúbico de volumen del recinto. Estos valores son útiles para comparar recintos de distintos tamaños, mientras que la potencia térmica total necesaria está representada por Q_total.