Metodología para calcular la pérdida de calor en locales y el procedimiento para su implementación (ver SP 50.13330.2012 Protección térmica edificios, punto 5).
La casa pierde calor a través de estructuras de cerramiento (paredes, techos, ventanas, techo, cimientos), ventilación y alcantarillado. Las principales pérdidas de calor se producen a través de las estructuras de cerramiento: entre el 60% y el 90% de todas las pérdidas de calor.
En cualquier caso, se deben tener en cuenta las pérdidas de calor de todas las estructuras de cerramiento presentes en la habitación con calefacción.
En este caso, no es necesario tener en cuenta las pérdidas de calor que se producen a través de las estructuras internas si la diferencia de su temperatura con la temperatura de las habitaciones adyacentes no supera los 3 grados centígrados.
Pérdida de calor a través de la envolvente de los edificios.
Las pérdidas de calor en los locales dependen principalmente de:
1 Diferencias de temperatura en la casa y en el exterior (cuanto mayor es la diferencia, mayores son las pérdidas),
2 Propiedades de aislamiento térmico de paredes, ventanas, puertas, revestimientos, suelos (las llamadas estructuras de cerramiento de la habitación).
Las estructuras de cerramiento generalmente no tienen una estructura homogénea. Y suelen constar de varias capas. Ejemplo: pared de concha = yeso + concha + decoración exterior. Este diseño también puede incluir espacios de aire cerrados (ejemplo: cavidades dentro de ladrillos o bloques). Los materiales anteriores tienen características térmicas que difieren entre sí. La principal característica de una capa estructural es su resistencia a la transferencia de calor R.
Donde q es la cantidad de calor que se pierde metro cuadrado superficie circundante (generalmente medida en W/m2)
ΔT es la diferencia entre la temperatura dentro de la habitación calculada y la temperatura del aire exterior (la temperatura más fría de cinco días en °C para la región climática en la que se encuentra el edificio calculado).
Básicamente se mide la temperatura interior de las habitaciones. Vivienda 22 oC. No residencial 18 ºC. Áreas de tratamiento de agua 33 °C.
Cuando se trata de una estructura multicapa, las resistencias de las capas de la estructura se suman.
δ - espesor de capa, m;
λ es el coeficiente de conductividad térmica calculado del material de la capa de construcción, teniendo en cuenta las condiciones de funcionamiento de las estructuras de cerramiento, W / (m2 oC).
Bueno, hemos ordenado los datos básicos necesarios para el cálculo.
Entonces, para calcular las pérdidas de calor a través de la envolvente de un edificio, necesitamos:
1. Resistencia a la transferencia de calor de las estructuras (si la estructura es multicapa, entonces Σ R capas)
2. La diferencia entre la temperatura en sala de asentamiento y en el exterior (la temperatura del quinquenio más frío es °C). ΔT
3. Áreas de cercado F (paredes, ventanas, puertas, techo, piso por separado)
4. También es útil la orientación del edificio en relación con los puntos cardinales.
La fórmula para calcular la pérdida de calor por una cerca se ve así:
Qlímite=(ΔT / Rolim)* Folim * n *(1+∑b)
Qlim: pérdida de calor a través de estructuras envolventes, W
Rogr – resistencia a la transferencia de calor, m2°C/W; (Si hay varias capas entonces ∑ capas Rogr)
Fogr – área de la estructura envolvente, m;
n es el coeficiente de contacto entre la estructura envolvente y el aire exterior.
| Muro | coeficiente norte |
| 1. Paredes y revestimientos exteriores (incluidos los ventilados por aire exterior), pisos de áticos (con techos de materiales en piezas) y entradas de vehículos; Techos sobre subterráneos fríos (sin paredes de cerramiento) en la zona climática de construcción del norte. | |
| 2. Techos sobre sótanos fríos que comunican con el aire exterior; pisos del ático (con techo de materiales en rollo); Techos sobre sótanos fríos (con paredes de cerramiento) y suelos fríos en la zona climática de construcción norte | 0,9 |
| 3. Techos sobre sótanos sin calefacción con aberturas de luz en las paredes | 0,75 |
| 4. Techos sobre sótanos sin calefacción y sin aberturas de luz en las paredes, situados sobre el nivel del suelo. | 0,6 |
| 5. Techos sobre sótanos técnicos sin calefacción situados bajo el nivel del suelo. | 0,4 |
La pérdida de calor de cada estructura de cerramiento se calcula por separado. La cantidad de calor perdido a través de las estructuras de cerramiento de toda la habitación será la suma de las pérdidas de calor a través de cada estructura de cerramiento de la habitación.
Cálculo de la pérdida de calor a través del suelo.
Suelo sin aislamiento en el suelo.
Normalmente, la pérdida de calor del suelo en comparación con indicadores similares de otras envolventes de edificios (paredes exteriores, aberturas de puertas y ventanas) se supone a priori insignificante y se tiene en cuenta en los cálculos de los sistemas de calefacción de forma simplificada. La base para tales cálculos es un sistema simplificado de coeficientes de corrección y contabilidad para la resistencia a la transferencia de calor de varios materiales de construcción.
Teniendo en cuenta que bases teóricas y la metodología para calcular la pérdida de calor desde la planta baja se desarrolló hace bastante tiempo (es decir, con un gran margen de diseño), podemos hablar con seguridad sobre la aplicabilidad práctica de estos enfoques empíricos en condiciones modernas. Conductividad térmica y coeficientes de transferencia de calor de diversos materiales de construcción, materiales aislantes y revestimientos para el suelo son bien conocidos y no se requieren otras características físicas para calcular la pérdida de calor a través del piso. Según sus características térmicas, los suelos se suelen dividir en suelos aislados y no aislados, y estructuralmente, sobre suelo y sobre vigas.
El cálculo de la pérdida de calor a través de un suelo sin aislamiento en el suelo se basa en la fórmula general para evaluar la pérdida de calor a través de la envolvente del edificio:
Dónde q– pérdidas de calor principales y adicionales, W;
A– área total de la estructura de cerramiento, m2;
tv , tн– temperatura del aire interior y exterior, °C;
β - la proporción de pérdidas de calor adicionales en el total;
norte– factor de corrección, cuyo valor está determinado por la ubicación de la estructura de cerramiento;
ro– resistencia a la transferencia de calor, m2 °C/W.
Tenga en cuenta que en el caso de un revestimiento de suelo homogéneo de una sola capa, la resistencia a la transferencia de calor Ro es inversamente proporcional al coeficiente de transferencia de calor del material del suelo no aislado sobre el suelo.
Al calcular la pérdida de calor a través de un piso sin aislamiento, se utiliza un enfoque simplificado, en el que el valor (1+ β) n = 1. La pérdida de calor a través del piso generalmente se lleva a cabo zonificando el área de transferencia de calor. Esto se debe a la heterogeneidad natural de los campos de temperatura del suelo debajo del techo.
La pérdida de calor de un piso sin aislamiento se determina por separado para cada zona de dos metros, numerada a partir de pared exterior edificio. Generalmente se tienen en cuenta un total de cuatro franjas de este tipo de 2 m de ancho, considerando constante la temperatura del suelo en cada zona. La cuarta zona incluye toda la superficie del piso sin aislamiento dentro de los límites de las tres primeras franjas. Se supone una resistencia a la transferencia de calor: para la 1.ª zona R1=2,1; para el 2º R2=4,3; respectivamente para el tercero y el cuarto R3=8,6, R4=14,2 m2*оС/W.
Figura 1. Zonificar la superficie del piso en el suelo y las paredes empotradas adyacentes al calcular la pérdida de calor.
En el caso de habitaciones empotradas con suelo de tierra: el área de la primera zona adyacente a la superficie de la pared se tiene en cuenta dos veces en los cálculos. Esto es bastante comprensible, ya que la pérdida de calor del suelo se suma a la pérdida de calor en las estructuras de cerramiento verticales adyacentes del edificio.
El cálculo de la pérdida de calor a través del suelo se realiza para cada zona por separado, y los resultados obtenidos se resumen y se utilizan para la justificación térmica del diseño del edificio. El cálculo de las zonas de temperatura de las paredes exteriores de las habitaciones empotradas se realiza mediante fórmulas similares a las indicadas anteriormente.
En los cálculos de la pérdida de calor a través de un suelo aislado (y se considera tal si su diseño contiene capas de material con una conductividad térmica inferior a 1,2 W/(m °C)), el valor de la resistencia a la transferencia de calor de un suelo no El suelo aislado en el suelo aumenta en cada caso por la resistencia a la transferencia de calor de la capa aislante:
Rу.с = δу.с / λу.с,
Dónde δу.с– espesor de la capa aislante, m; λу.с– conductividad térmica del material de la capa aislante, W/(m °C).
A pesar de que la pérdida de calor a través del piso de la mayoría de los edificios industriales, administrativos y residenciales de un piso rara vez excede el 15% de la pérdida de calor total, y con un aumento en el número de pisos a veces no alcanza el 5%, la importancia la decisión correcta tareas...
Determinar la pérdida de calor del aire del primer piso o del sótano al suelo no pierde su relevancia.
Este artículo analiza dos opciones para resolver el problema planteado en el título. Las conclusiones están al final del artículo.
Al calcular la pérdida de calor, siempre se debe distinguir entre los conceptos de "edificio" y "habitación".
Al realizar cálculos para todo el edificio, el objetivo es encontrar la potencia de la fuente y de todo el sistema de suministro de calor.
Al calcular las pérdidas de calor de cada cuarto separado edificio, se resuelve el problema de determinar la potencia y el número de dispositivos térmicos (baterías, convectores, etc.) necesarios para su instalación en cada estancia concreta para mantener una determinada temperatura del aire interior.
El aire del edificio se calienta al recibir energía térmica del sol, fuentes externas suministro de calor a través del sistema de calefacción y de una variedad de fuentes internas: personas, animales, equipos de oficina, electrodomésticos, lámparas de iluminación, sistemas de suministro de agua caliente.
El aire interior se enfría debido a las pérdidas de energía térmica a través de la envolvente del edificio, que se caracterizan por resistencias térmicas medidas en m 2 °C/W:
R = Σ (δ i /λ i )
δ i– espesor de la capa de material de la estructura de cerramiento en metros;
λ i– coeficiente de conductividad térmica del material en W/(m °C).
Protege la casa de ambiente externo techo (suelo) ultimo piso, paredes exteriores, ventanas, puertas, portones y el suelo de la planta baja (posiblemente un sótano).
El ambiente externo es el aire y el suelo exteriores.
El cálculo de la pérdida de calor de un edificio se realiza a partir de la temperatura del aire exterior calculada para el período de cinco días más frío del año en el área donde se construyó (o se construirá) la instalación.
Pero, por supuesto, nadie te prohíbe hacer cálculos para cualquier otra época del año.
Cálculo enSobresalirPérdida de calor a través del piso y las paredes adyacentes al suelo según el método zonal generalmente aceptado V.D. Machinsky.
La temperatura del suelo debajo de un edificio depende principalmente de la conductividad térmica y la capacidad calorífica del propio suelo y de la temperatura del aire ambiente en la zona durante todo el año. Dado que la temperatura del aire exterior varía significativamente en diferentes zonas climáticas, el suelo también tiene diferentes temperaturas en diferentes periodos años a diferentes profundidades en diferentes áreas.
Para simplificar la solución tarea difícil Para determinar la pérdida de calor a través del piso y las paredes del sótano hacia el suelo, la técnica de dividir el área de las estructuras de cerramiento en 4 zonas se ha utilizado con éxito durante más de 80 años.
Cada una de las cuatro zonas tiene su propia resistencia fija a la transferencia de calor en m 2 °C/W:
R 1 =2,1 R 2 =4,3 R 3 =8,6 R 4 =14,2
La zona 1 es una franja en el piso (en ausencia de profundización del suelo debajo del edificio) de 2 metros de ancho, medida desde la superficie interior de las paredes externas a lo largo de todo el perímetro o (en el caso de un sótano o sótano) una tira del mismo ancho, medida hacia abajo superficies internas paredes exteriores desde el borde del suelo.
Las zonas 2 y 3 también tienen 2 metros de ancho y están ubicadas detrás de la zona 1, más cerca del centro del edificio.
La Zona 4 ocupa toda el área central restante.
En la figura que se presenta a continuación, la zona 1 está ubicada completamente en las paredes del sótano, la zona 2 está parcialmente en las paredes y parcialmente en el piso, las zonas 3 y 4 están ubicadas completamente en el piso del sótano.
Si el edificio es estrecho, es posible que las zonas 4 y 3 (y a veces 2) simplemente no existan.
Cuadrado género¡La zona 1 en las esquinas se tiene en cuenta dos veces en el cálculo!
Si toda la zona 1 está situada sobre paredes verticales, entonces el área se considera prácticamente sin adiciones.
Si parte de la zona 1 está en las paredes y parte en el suelo, entonces sólo se cuentan dos veces las partes de las esquinas del suelo.
Si toda la zona 1 está ubicada en el piso, entonces el área calculada debe aumentarse en el cálculo en 2 × 2 x 4 = 16 m 2 (para una casa de planta rectangular, es decir, con cuatro esquinas).
Si la estructura no está enterrada en el suelo, esto significa que h =0.
A continuación se muestra una captura de pantalla del programa de cálculo en Pérdida de calor de Excel a través de suelos y paredes empotradas para edificios rectangulares.
Áreas de zona F 1 , F 2 , F 3 , F 4 se calculan según las reglas de la geometría ordinaria. La tarea es engorrosa y requiere bocetos frecuentes. El programa simplifica enormemente la solución de este problema.
La pérdida total de calor hacia el suelo circundante está determinada por la fórmula en kW:
Q Σ =((F 1 + F1u )/ R 1 + F 2 / R 2 + F 3 / R 3 + F 4 / R 4 )*(t VR -t NR )/1000
El usuario sólo necesita completar las primeras 5 líneas de la tabla de Excel con valores y leer el resultado a continuación.
Para determinar las pérdidas de calor hacia el suelo. instalacionesáreas de zona Tendrá que contar manualmente y luego sustituir en la fórmula anterior.
La siguiente captura de pantalla muestra, a modo de ejemplo, el cálculo en Excel de las pérdidas de calor por suelo y paredes empotradas. para la habitación del sótano inferior derecha (como se muestra en la imagen).
¡La cantidad de calor perdido hacia el suelo por cada habitación es igual a la pérdida total de calor hacia el suelo de todo el edificio!
La siguiente figura muestra diagramas simplificados. diseños estándar pisos y paredes.
El piso y las paredes se consideran no aislados si los coeficientes de conductividad térmica de los materiales ( λ i) que los componen es superior a 1,2 W/(m °C).
Si el suelo y/o las paredes están aislados, es decir, contienen capas con λ <1,2 W/(m °C), entonces la resistencia se calcula para cada zona por separado utilizando la fórmula:
Raislamientoi = Raisladoi + Σ (δ j /λ j )
Aquí δ j– espesor de la capa aislante en metros.
Para suelos sobre vigas, la resistencia a la transferencia de calor también se calcula para cada zona, pero mediante una fórmula diferente:
Ren las vigasi =1,18*(Raisladoi + Σ (δ j /λ j ) )
Cálculo de pérdidas de calor enEM Sobresalira través del piso y paredes adyacentes al suelo según el método del Profesor A.G. Sotnikova.
Una técnica muy interesante para edificios enterrados se describe en el artículo “Cálculo termofísico de la pérdida de calor en la parte subterránea de los edificios”. El artículo fue publicado en 2010 en el número 8 de la revista ABOK en la sección “Club de discusión”.
Aquellos que quieran comprender el significado de lo que se escribe a continuación deben estudiar primero lo anterior.
A.G. Sotnikov, basándose principalmente en las conclusiones y la experiencia de otros científicos predecesores, es uno de los pocos que, en casi 100 años, intentó avanzar en un tema que preocupa a muchos ingenieros de calefacción. Estoy muy impresionado por su enfoque desde el punto de vista de la ingeniería térmica fundamental. Pero la dificultad de evaluar correctamente la temperatura del suelo y su coeficiente de conductividad térmica en ausencia de un trabajo de investigación adecuado cambia un poco la metodología de A.G. Sotnikov en un plano teórico, alejándose de los cálculos prácticos. Aunque al mismo tiempo seguir confiando en el método zonal de V.D. Machinsky, todo el mundo simplemente cree ciegamente en los resultados y, al comprender el significado físico general de su aparición, no puede confiar definitivamente en los valores numéricos obtenidos.
¿Cuál es el significado de la metodología del Profesor A.G.? ¿Sotnikova? Sugiere que todas las pérdidas de calor a través del suelo de un edificio enterrado "van" a las profundidades del planeta, y todas las pérdidas de calor a través de las paredes en contacto con el suelo se transfieren en última instancia a la superficie y se "disuelven" en el aire ambiente.
Esto parece parcialmente cierto (sin justificación matemática) si hay suficiente profundidad del suelo del piso inferior, pero si la profundidad es inferior a 1,5...2,0 metros, surgen dudas sobre la exactitud de los postulados...
A pesar de todas las críticas formuladas en los párrafos anteriores, fue el desarrollo del algoritmo del profesor A.G. Sotnikova parece muy prometedora.
Calculemos en Excel la pérdida de calor a través del piso y las paredes hacia el suelo para el mismo edificio que en el ejemplo anterior.
Registramos las dimensiones del sótano del edificio y las temperaturas del aire calculadas en el bloque de datos fuente.
A continuación, debe completar las características del suelo. Como ejemplo, tomemos un suelo arenoso e introduzcamos en los datos iniciales su coeficiente de conductividad térmica y su temperatura a una profundidad de 2,5 metros en enero. La temperatura y la conductividad térmica del suelo de su zona se pueden encontrar en Internet.
Las paredes y suelo serán de hormigón armado ( λ = 1,7 W/(m°C)) espesor 300 mm ( δ =0,3 m) con resistencia térmica R = δ / λ = 0,176 m2°C/W.
Y finalmente, sumamos a los datos iniciales los valores de los coeficientes de transferencia de calor en las superficies internas del piso y paredes y en la superficie externa del suelo en contacto con el aire exterior.
El programa realiza cálculos en Excel utilizando las fórmulas siguientes.
Superficie del piso:
F pl =LICENCIADO EN LETRAS
Área de la pared:
Punto F = 2*h *(B + A )
Espesor condicional de la capa de suelo detrás de las paredes:
δ conversión = F(h / h )
Resistencia térmica del suelo debajo del piso:
R 17 =(1/(4*λ gr )*(π / Fsustantivo, masculino, plural— ) 0,5
Pérdida de calor por el suelo:
qsustantivo, masculino, plural— = Fsustantivo, masculino, plural— *(tV — tgramo )/(R 17 + Rsustantivo, masculino, plural— +1/α en )
Resistencia térmica del suelo detrás de los muros:
R 27 = δ conversión /λ gr
Pérdida de calor a través de las paredes:
qcalle = Fcalle *(tV — tnorte )/(1/α norte +R 27 + Rcalle +1/α en )
Pérdida total de calor hacia el suelo:
q Σ = qsustantivo, masculino, plural— + qcalle
Comentarios y conclusiones.
La pérdida de calor de un edificio a través del suelo y las paredes hacia el suelo, obtenida mediante dos métodos diferentes, difiere significativamente. Según el algoritmo de A.G. Sotnikov significado q Σ =16,146 kW, que es casi 5 veces mayor que el valor según el algoritmo "zonal" generalmente aceptado - q Σ =3,353 ¡KW!
El hecho es que la reducida resistencia térmica del suelo entre las paredes enterradas y el aire exterior R 27 =0,122 m 2 °C/W es claramente pequeño y es poco probable que se corresponda con la realidad. Esto significa que el espesor condicional del suelo. δ conversión¡No está definido del todo correctamente!
Además, los muros de hormigón armado "desnudos" que elegí en el ejemplo también son una opción completamente irreal para nuestro tiempo.
Un lector atento del artículo de A.G. Sotnikova encontrará una serie de errores, probablemente no del autor, sino de aquellos que surgieron al escribir. Entonces en la fórmula (3) aparece el factor 2 λ , luego desaparece más tarde. En el ejemplo al calcular R 17 no hay ningún signo de división después de la unidad. En el mismo ejemplo, al calcular la pérdida de calor a través de las paredes de la parte subterránea del edificio, por alguna razón el área se divide por 2 en la fórmula, pero luego no se divide al registrar los valores... ¿Cuáles son estos no aislados? paredes y suelos en el ejemplo con Rcalle = Rsustantivo, masculino, plural— =2 m2°C/W? ¡Su espesor debería ser de al menos 2,4 m! Y si las paredes y el suelo están aislados, parece incorrecto comparar estas pérdidas de calor con la opción de calcular por zonas para un suelo sin aislamiento.
R 27 = δ conversión /(2*λ gr)=K(porque((h / h )*(π/2)))/K(pecado((h / h )*(π/2)))
Respecto a la pregunta sobre la presencia de un multiplicador de 2 λ gramo Ya se ha dicho más arriba.
Dividí las integrales elípticas completas entre sí. Como resultado, resultó que el gráfico del artículo muestra la función en λ gra =1:
δ conversión = (½) *A(porque((h / h )*(π/2)))/K(pecado((h / h )*(π/2)))
Pero matemáticamente debería ser correcto:
δ conversión = 2 *A(porque((h / h )*(π/2)))/K(pecado((h / h )*(π/2)))
o, si el multiplicador es 2 λ gramo innecesario:
δ conversión = 1 *A(porque((h / h )*(π/2)))/K(pecado((h / h )*(π/2)))
Esto significa que la gráfica para determinar δ conversión da valores erróneos que están subestimados 2 o 4 veces...
¿Resulta que todo el mundo no tiene más remedio que seguir "contando" o "determinando" la pérdida de calor a través del suelo y las paredes hasta el suelo por zonas? No se ha inventado ningún otro método digno en 80 años. ¿O se les ocurrió pero no lo finalizaron?
Invito a los lectores del blog a probar ambas opciones de cálculo en proyectos reales y presentar los resultados en los comentarios para compararlos y analizarlos.
Todo lo que se dice en la última parte de este artículo es únicamente la opinión del autor y no pretende ser la verdad última. Estaré encantado de escuchar las opiniones de expertos sobre este tema en los comentarios. Me gustaría entender completamente el algoritmo de A.G. Sotnikov, porque en realidad tiene una justificación termofísica más rigurosa que el método generalmente aceptado.
te apuesto respetuoso trabajo del autor descargar un archivo con programas de cálculo ¡después de suscribirse a los anuncios de artículos!
PD (25/02/2016)
Casi un año después de escribir el artículo, logramos resolver las preguntas planteadas anteriormente.
En primer lugar, se desarrolló un programa para calcular la pérdida de calor en Excel utilizando el método de A.G. Sotnikova cree que todo es correcto, exactamente según las fórmulas de A.I. ¡Pejovich!
En segundo lugar, la fórmula (3) del artículo de A.G., que confundió mi razonamiento. Sotnikova no debería verse así:
R 27 = δ conversión /(2*λ gr)=K(porque((h / h )*(π/2)))/K(pecado((h / h )*(π/2)))
En el artículo de A.G. ¡Sotnikova no es una entrada correcta! ¡Pero luego se construyó el gráfico y el ejemplo se calculó usando las fórmulas correctas!
Así debería ser según A.I. Pekhovich (página 110, tarea adicional al párrafo 27):
R 27 = δ conversión /λ gr=1/(2*λ gr )*K(porque((h / h )*(π/2)))/K(pecado((h / h )*(π/2)))
δ conversión =R27 *λ gr =(½)*K(porque((h / h )*(π/2)))/K(pecado((h / h )*(π/2)))
La esencia de los cálculos térmicos de locales, en un grado u otro ubicados en el suelo, se reduce a determinar la influencia del "frío" atmosférico en su régimen térmico, o más precisamente, en qué medida un determinado suelo aísla una determinada habitación de la atmósfera. efectos de la temperatura. Porque Dado que las propiedades de aislamiento térmico del suelo dependen de demasiados factores, se adoptó la llamada técnica de las 4 zonas. Se basa en la simple suposición de que cuanto más gruesa es la capa del suelo, mayores son sus propiedades de aislamiento térmico (la influencia de la atmósfera se reduce en mayor medida). La distancia más corta (vertical u horizontalmente) a la atmósfera se divide en 4 zonas, 3 de las cuales tienen un ancho (si es un piso en el suelo) o una profundidad (si son paredes en el suelo) de 2 metros, y el cuarto tiene estas características iguales al infinito. A cada una de las 4 zonas se le asignan sus propias propiedades de aislamiento térmico permanente según el principio: cuanto más alejada esté la zona (cuanto mayor sea su número de serie), menor será la influencia de la atmósfera. Dejando de lado el enfoque formalizado, podemos sacar una conclusión simple de que cuanto más lejos de la atmósfera esté un determinado punto de la habitación (con una multiplicidad de 2 m), más favorables serán las condiciones (desde el punto de vista de la influencia de la atmósfera). será.
Así, el conteo de zonas condicionales comienza a lo largo del muro desde el nivel del suelo, siempre que haya muros en el suelo. Si no hay paredes de suelo, la primera zona será la franja de suelo más cercana a la pared exterior. A continuación se numeran las zonas 2 y 3, cada una de 2 metros de ancho. La zona restante es la zona 4.
Es importante considerar que la zona puede comenzar en la pared y terminar en el piso. En este caso, debes tener especial cuidado al realizar los cálculos.
Si el piso no está aislado, entonces los valores de resistencia a la transferencia de calor del piso no aislado por zona son iguales a:
zona 1 - R n.p. =2,1 m2*S/W
zona 2 - R n.p. =4,3 m2*S/W
zona 3 - R n.p. =8,6 m2*S/W
zona 4 - R n.p. =14,2 m2*S/W
Para calcular la resistencia a la transferencia de calor para suelos aislados, puede utilizar la siguiente fórmula:
— resistencia a la transferencia de calor de cada zona del suelo no aislado, m2*S/W;
— espesor del aislamiento, m;
— coeficiente de conductividad térmica del aislamiento, W/(m*C);
Para calcular la pérdida de calor a través del suelo y el techo, se necesitarán los siguientes datos:
- Dimensiones de la casa 6 x 6 metros.
- Los suelos son de tablas canteadas, machihembradas de 32 mm de espesor, revestidas con aglomerado de 0,01 m de espesor, aisladas con aislamiento de lana mineral de 0,05 m de espesor, debajo de la casa existe un espacio subterráneo para almacenamiento de verduras y conservas. En invierno, la temperatura en el subsuelo es de +8°C.
- Techo: los techos están hechos de paneles de madera, los techos están aislados en el lado del ático con aislamiento de lana mineral, espesor de capa de 0,15 metros, con una capa impermeabilizante al vapor. El espacio del ático no está aislado.
Cálculo de la pérdida de calor a través del suelo.
Placas R =B/K=0,032 m/0,15 W/mK =0,21 m²x°C/W, donde B es el espesor del material, K es el coeficiente de conductividad térmica.
Aglomerado R =B/K=0,01m/0,15W/mK=0,07m²x°C/W
Aislamiento R =B/K=0,05 m/0,039 W/mK=1,28 m²x°C/W
Valor total R del suelo =0,21+0,07+1,28=1,56 m²x°C/W
Teniendo en cuenta que la temperatura subterránea en invierno ronda constantemente los +8°C, el dT necesario para calcular la pérdida de calor es 22-8 = 14 grados. Ahora tenemos todos los datos para calcular la pérdida de calor a través del suelo:
Suelo Q = SxdT/R=36 m²x14 grados/1,56 m²x°C/W=323,07 Wh (0,32 kWh)
Cálculo de la pérdida de calor a través del techo.
El área del techo es la misma que el techo del piso S = 36 m2
Al calcular la resistencia térmica del techo, no tenemos en cuenta los paneles de madera, porque no tienen una conexión estrecha entre sí y no actúan como aislante térmico. Por tanto, la resistencia térmica del techo es:
R techo = R aislamiento = espesor del aislamiento 0,15 m/conductividad térmica del aislamiento 0,039 W/mK=3,84 m²x°C/W
Calculamos la pérdida de calor a través del techo:
Techo Q =SхdT/R=36 m²х52 grados/3,84 m²х°С/W=487,5 Wh (0,49 kWh)
Anteriormente, calculamos la pérdida de calor del piso a lo largo del suelo para una casa de 6 m de ancho con un nivel freático de 6 my +3 grados de profundidad.
Resultados y planteamiento del problema aquí:
También se tuvo en cuenta la pérdida de calor hacia el aire de la calle y hacia el interior del suelo. Ahora separaré las moscas de las chuletas, es decir, realizaré el cálculo puramente en el suelo, excluyendo la transferencia de calor al aire exterior.
Realizaré cálculos para la opción 1 a partir del cálculo anterior (sin aislamiento). y las siguientes combinaciones de datos
1. GWL 6m, +3 en GWL
2. GWL 6m, +6 en GWL
3. GWL 4m, +3 en GWL
4. GWL 10 m, +3 en GWL.
5. GWL 20 m, +3 en GWL.
Así, cerraremos las cuestiones relacionadas con la influencia de la profundidad del agua subterránea y la influencia de la temperatura sobre el agua subterránea.
El cálculo es, como antes, estacionario, sin tener en cuenta las fluctuaciones estacionales y, en general, sin tener en cuenta el aire exterior.
Las condiciones son las mismas. El suelo tiene Lyamda=1, paredes 310 mm Lyamda=0,15, suelo 250 mm Lyamda=1,2.
Los resultados, como antes, son dos imágenes (isotermas e "IR") y numéricas: la resistencia a la transferencia de calor al suelo.
Los resultados numéricos:
1.R=4,01
2. R=4.01 (Todo está normalizado por la diferencia, no debería haber sido de otra manera)
3.R=3,12
4.R=5,68
5.R=6,14
Respecto a las tallas. Si los correlacionamos con la profundidad del nivel freático, obtenemos lo siguiente
4m. R/L=0,78
6m. R/L=0,67
10 m. R/L=0,57
20 m. R/L=0,31
R/L sería igual a la unidad (o más bien el coeficiente inverso de conductividad térmica del suelo) para una casa infinitamente grande, pero en nuestro caso las dimensiones de la casa son comparables a la profundidad a la que se produce la pérdida de calor, y cuanto menor sea La casa en comparación con la profundidad, menor debe ser esta relación.
La relación R/L resultante debería depender de la relación entre el ancho de la casa y el nivel del suelo (B/L), más, como ya se dijo, para B/L->infinito R/L->1/Lamda.
En total, existen los siguientes puntos para una casa infinitamente larga:
L/B | R*Lambda/L
0 | 1
0,67 | 0,78
1 | 0,67
1,67 | 0,57
3,33 | 0,31
Esta dependencia se aproxima bien a una exponencial (ver gráfico en los comentarios).
Además, el exponente se puede escribir de forma más sencilla sin mucha pérdida de precisión, es decir
R*Lambda/L=EXP(-L/(3B))
Esta fórmula en los mismos puntos da los siguientes resultados:
0 | 1
0,67 | 0,80
1 | 0,72
1,67 | 0,58
3,33 | 0,33
Aquellos. error dentro del 10%, es decir Muy satisfactorio.
Por lo tanto, para una casa infinita de cualquier ancho y para cualquier nivel freático en el rango considerado, tenemos una fórmula para calcular la resistencia a la transferencia de calor en el nivel freático:
R=(L/Lamda)*EXP(-L/(3B))
aquí L es la profundidad del nivel freático, Lyamda es el coeficiente de conductividad térmica del suelo, B es el ancho de la casa.
La fórmula es aplicable en el rango L/3B desde 1,5 hasta aproximadamente infinito (GWL alto).
Si usamos la fórmula para niveles de agua subterránea más profundos, la fórmula da un error significativo, por ejemplo, para una casa de 50 m de profundidad y 6 m de ancho tenemos: R=(50/1)*exp(-50/18)=3.1 , que obviamente es demasiado pequeño.
¡Que tengan un buen día todos!
Conclusiones:
1. Un aumento en la profundidad del nivel freático no conduce a una reducción correspondiente en la pérdida de calor en agua subterránea, ya que todo está involucrado gran cantidad suelo.
2. Al mismo tiempo, es posible que los sistemas con un nivel freático de 20 mo más nunca alcancen el nivel estacionario recibido en el cálculo durante la “vida” de la casa.
3. R en el suelo no es tan grande, está en el nivel 3-6, por lo que la pérdida de calor hacia el suelo a lo largo del suelo es muy significativa. Esto concuerda con el resultado obtenido anteriormente sobre la ausencia de una gran reducción en la pérdida de calor al aislar con cinta o zona ciega.
4. Una fórmula se deriva de los resultados, úsela para su salud (bajo su propio riesgo y riesgo, por supuesto, sepa de antemano que no soy de ninguna manera responsable de la confiabilidad de la fórmula y otros resultados y su aplicabilidad en práctica).
5. Se desprende de un pequeño estudio realizado a continuación en el comentario. La pérdida de calor hacia la calle reduce la pérdida de calor hacia el suelo. Aquellos. Es incorrecto considerar los dos procesos de transferencia de calor por separado. Y al aumentar la protección térmica desde la calle, aumentamos la pérdida de calor hacia el suelo. Y así queda claro por qué el efecto del aislamiento del contorno de la casa obtenido anteriormente no es tan significativo.
