Transferul de căldură prin incinta unei case este proces complex. Pentru a ține cont cât mai mult posibil de aceste dificultăți, măsurătorile incintelor la calcularea pierderilor de căldură se fac în conformitate cu anumite reguli, care prevăd o creștere sau scădere condiționată a suprafeței. Mai jos sunt principalele prevederi ale acestor reguli.
Reguli de măsurare a suprafețelor structurilor de împrejmuire: a - secțiunea unei clădiri cu etaj la mansardă; b - secțiunea unei clădiri cu acoperire combinată; c - planul clădirii; 1 - etaj deasupra subsolului; 2 - podea pe grinzi; 3 - etaj la sol;
Suprafața ferestrelor, ușilor și altor deschideri este măsurată prin cea mai mică deschidere a construcției.
Suprafața tavanului (pt) și a podelei (pl) (cu excepția podelei de la sol) se măsoară între axele pereților interiori și suprafața interioară perete exterior.
Dimensiunile pereților exteriori sunt luate orizontal de-a lungul perimetrului exterior dintre axele pereților interiori și colțul exterior al peretelui, iar în înălțime - la toate etajele cu excepția inferioarei: de la nivelul podelei finisate până la podeaua de etajul următor. Pe ultimul etaj varful peretelui exterior coincide cu varful invelisului sau mansardă. La etajul inferior, în funcție de designul etajului: a) din suprafata interioara podele la sol; b) din suprafata de pregatire a structurii planseului pe grinzi; c) de la marginea de jos a tavanului deasupra unui subsol sau subsol neîncălzit.
La determinarea pierderilor de căldură prin pereții interiori ariile lor sunt măsurate de-a lungul perimetrului intern. Pierderile de căldură prin incintele interioare ale încăperilor pot fi ignorate dacă diferența de temperatură a aerului din aceste încăperi este de 3 °C sau mai puțin.
Defalcarea suprafeței podelei (a) și a părților îngropate ale pereților exteriori (b) în zonele de proiectare I-IV
Transferul de căldură dintr-o încăpere prin structura podelei sau peretelui și grosimea solului cu care intră în contact este supus unor legi complexe. Pentru a calcula rezistența la transferul de căldură a structurilor situate pe sol, se utilizează o metodă simplificată. Suprafața podelei și a pereților (unde podeaua este considerată o continuare a peretelui) este împărțită de-a lungul solului în benzi de 2 m lățime, paralele cu joncțiunea peretelui exterior și suprafața solului.
Numărarea zonelor începe de-a lungul peretelui de la nivelul solului, iar dacă nu există pereți de-a lungul solului, atunci zona I este banda de podea cea mai apropiată de peretele exterior. Următoarele două dungi vor fi numerotate II și III, iar restul etajului va fi zona IV. Mai mult, o zonă poate începe pe perete și poate continua pe podea.
O pardoseală sau perete care nu conține straturi izolante din materiale cu un coeficient de conductivitate termică mai mică de 1,2 W/(m °C) se numește neizolat. Rezistența la transferul de căldură a unei astfel de pardoseli este de obicei notă cu R np, m 2 °C/W. Pentru fiecare zonă a unei podele neizolate, sunt furnizate valori standard ale rezistenței la transferul de căldură:
- zona I - RI = 2,1 m 2 °C/W;
- zona II - RII = 4,3 m 2 °C/W;
- zona III - RIII = 8,6 m 2 °C/W;
- zona IV - RIV = 14,2 m 2 °C/V.
Dacă structura unei podele situate pe sol are straturi izolatoare, aceasta se numește izolat, iar unitatea de rezistență la transferul de căldură R, m 2 °C/W, este determinată de formula:
R sus = R np + R us1 + R us2 ... + R usn
Unde R np este rezistența la transferul de căldură a zonei considerate a podelei neizolate, m 2 °C/W;
R us - rezistența la transferul de căldură a stratului izolator, m 2 °C/W;
Pentru o pardoseală pe grinzi, rezistența la transferul de căldură Rl, m 2 °C/W, se calculează folosind formula.
Conform SNiP 41-01-2003, planșeele etajelor clădirii, situate pe sol și grinzi, sunt delimitate în patru benzi-zone de 2 m lățime paralele cu pereții exteriori (Fig. 2.1). La calcularea pierderilor de căldură prin pardoseli situate pe sol sau grinzi, suprafața suprafețelor podelei de lângă colțul pereților exteriori ( in zona I ) se introduce în calcul de două ori (pătrat 2x2 m).
Rezistența la transferul de căldură trebuie determinată:
a) pentru pardoseli neizolate la sol și pereți aflați sub nivelul solului, cu o conductivitate termică l ³ 1,2 W/(m×°C) în zone de 2 m lățime, paralele cu pereții exteriori, luând R n.p. . , (m 2 ×°C)/W, egal cu:
2.1 – pentru zona I;
4.3 – pentru zona II;
8,6 – pentru zona III;
14.2 – pentru zona IV (pentru suprafața rămasă de la etaj);
b) pentru pardoseli izolate la sol si pereti situati sub nivelul solului, cu conductivitate termica l.s.< 1,2 Вт/(м×°С) утепляющего слоя толщиной d у.с. , м, принимая R sus. , (m 2 ×°C)/W, conform formulei
c) rezistența termică la transferul de căldură a zonelor individuale de pardoseală pe grinzi R l, (m 2 ×°C)/W, determinată prin formulele:
Zona I - 
;
zona II - 
;
zona III - 
;
zona IV - 
,
unde , , , sunt valorile rezistenței termice la transferul de căldură a zonelor individuale ale podelelor neizolate, (m 2 × ° C)/W, respectiv numeric egale cu 2,1; 4,3; 8,6; 14,2; – suma valorilor rezistenței termice la transferul de căldură a stratului izolator al pardoselilor pe grinzi, (m 2 × °C)/W.
Valoarea se calculează prin expresia:
, (2.4)
aici este rezistența termică a straturilor de aer închise
(Tabelul 2.1); δ d – grosimea stratului de scânduri, m; λ d – conductivitatea termică a materialului lemnos, W/(m °C).
Pierderi de căldură printr-o pardoseală situată la sol, W:
, (2.5)
unde , , , sunt zonele zonelor I, II, III, IV, respectiv, m 2 .
Pierderi de căldură prin pardoseala situată pe grinzi, W:
, (2.6)
Exemplul 2.2.
Date inițiale:
- primul etaj;
– pereți exteriori – doi;
– constructie pardoseli: pardoseli din beton acoperite cu linoleum;
– temperatura de proiectare aerul interior°C;
Procedura de calcul.
Orez. 2.2. Fragment din planul și amplasarea suprafețelor de etaj în camera de zi nr. 1
(pentru exemplele 2.2 și 2.3)
2. În camera de zi nr. 1 se află doar prima și o parte a celei de-a doua zone.
Zona I: 2,0´5,0 m si 2,0´3,0 m;
Zona II: 1,0´3,0 m.
3. Suprafețele fiecărei zone sunt egale:
4. Determinați rezistența la transferul de căldură a fiecărei zone folosind formula (2.2):
(m 2 ×°C)/W,
(m2 ×°C)/W.
5. Utilizând formula (2.5), determinăm pierderea de căldură prin pardoseala situată pe sol:
Exemplul 2.3.
Date inițiale:
– constructie pardoseala: plansee din lemn pe grinzi;
– pereți exteriori – doi (Fig. 2.2);
- primul etaj;
– zona de construcție – Lipetsk;
– temperatura aerului interioară estimată °C; °C.
Procedura de calcul.
1. Desenăm un plan al primului etaj la scară indicând dimensiunile principale și împărțim podeaua în patru zone-fâșii de 2 m lățime paralele cu pereții exteriori.
2. În camera de zi nr. 1 se află doar prima și o parte a celei de-a doua zone.
Determinăm dimensiunile fiecărei benzi de zonă:
Anterior, am calculat pierderea de căldură a podelei de-a lungul solului pentru o casă de 6 m lățime cu un nivel al apei subterane de 6 m și +3 grade adâncime.
Rezultatele și declarația problemei aici -
S-au luat în considerare și pierderile de căldură în aerul străzii și adânc în pământ. Acum voi separa muștele de cotlet, și anume, voi efectua calculul pur în pământ, excluzând transferul de căldură în aerul exterior.
Voi efectua calcule pentru varianta 1 din calculul anterior (fara izolatie). și următoarele combinații de date
1. GWL 6m, +3 la GWL
2. GWL 6m, +6 la GWL
3. GWL 4m, +3 la GWL
4. GWL 10m, +3 la GWL.
5. GWL 20m, +3 la GWL.
Astfel, vom închide întrebările legate de influența adâncimii apei subterane și influența temperaturii asupra apei subterane.
Calculul este, ca și înainte, staționar, neținând cont de fluctuațiile sezoniere și, în general, neținând cont de aerul exterior
Condițiile sunt aceleași. Solul are Lyamda=1, pereți 310mm Lyamda=0.15, podea 250mm Lyamda=1.2.
Rezultatele, ca și înainte, sunt două imagini (izoterme și „IR”) și numerice - rezistența la transferul de căldură în sol.
Rezultate numerice:
1. R=4,01
2. R=4,01 (Totul este normalizat pentru diferență, nu ar fi trebuit să fie altfel)
3. R=3,12
4. R=5,68
5. R=6,14
Referitor la dimensiuni. Dacă le corelăm cu adâncimea nivelului apei subterane, obținem următoarele
4m. R/L=0,78
6m. R/L=0,67
10m. R/L=0,57
20m. R/L=0,31
R/L ar fi egal cu unitatea (sau mai degrabă coeficientul invers al conductivității termice a solului) pentru infinit casa mare, în cazul nostru dimensiunile casei sunt comparabile cu adâncimea la care se produce pierderea de căldură și ce casa mai micaÎn comparație cu adâncimea, cu atât acest raport ar trebui să fie mai mic.
Relația R/L rezultată ar trebui să depindă de raportul dintre lățimea casei și nivelul solului (B/L), plus, după cum sa spus deja, pentru B/L->infinit R/L->1/Lamda.
În total, există următoarele puncte pentru o casă infinit de lungă:
L/B | R*Lambda/L
0 | 1
0,67 | 0,78
1 | 0,67
1,67 | 0,57
3,33 | 0,31
Această dependență este bine aproximată de una exponențială (vezi graficul din comentarii).
Mai mult decât atât, exponentul poate fi scris mai simplu, fără a pierde prea mult acuratețea, și anume
R*Lambda/L=EXP(-L/(3B))
Această formulă în aceleași puncte dă următoarele rezultate:
0 | 1
0,67 | 0,80
1 | 0,72
1,67 | 0,58
3,33 | 0,33
Acestea. eroare în limita de 10%, adică foarte satisfacator.
Prin urmare, pentru o casă infinită de orice lățime și pentru orice nivel al apei subterane din intervalul considerat, avem o formulă pentru calcularea rezistenței la transferul de căldură la nivelul apei subterane:
R=(L/Lamda)*EXP(-L/(3B))
aici L este adâncimea nivelului apei subterane, Lyamda este coeficientul de conductivitate termică a solului, B este lățimea casei.
Formula este aplicabilă în intervalul L/3B de la 1,5 până la aproximativ infinit (GWL mare).
Dacă folosim formula pentru niveluri mai adânci ale apelor subterane, formula dă o eroare semnificativă, de exemplu, pentru o casă de 50 m adâncime și 6 m lățime avem: R=(50/1)*exp(-50/18)=3.1 , care este evident prea mic.
O zi buna tuturor!
Concluzii:
1. O creștere a adâncimii nivelului apei subterane nu duce la o reducere corespunzătoare a pierderilor de căldură în panza freatica, deoarece totul este implicat cantitate mare sol.
2. În același timp, sistemele cu un nivel al apei subterane de 20 m sau mai mult nu pot atinge niciodată nivelul staționar primit în calcul în timpul „vieții” casei.
3. R în pământ nu este atât de mare, este la nivelul 3-6, astfel încât pierderea de căldură adânc în podea de-a lungul solului este foarte semnificativă. Acest lucru este în concordanță cu rezultatul obținut anterior despre absența unei reduceri mari a pierderilor de căldură la izolarea benzii sau a zonei oarbe.
4. O formulă este derivată din rezultate, utilizați-o pentru sănătatea dumneavoastră (pe propriul risc și risc, desigur, vă rugăm să știți dinainte că nu sunt în niciun fel responsabil pentru fiabilitatea formulei și a altor rezultate și aplicabilitatea lor în practică).
5. Rezultă dintr-un mic studiu realizat mai jos în comentariu. Pierderea de căldură către stradă reduce pierderea de căldură către sol. Acestea. Este incorect să luăm în considerare cele două procese de transfer de căldură separat. Și prin creșterea protecției termice de pe stradă, creștem pierderile de căldură în pământși astfel devine clar de ce efectul de izolare a conturului casei obținut mai devreme nu este atât de semnificativ.
De obicei, pierderea de căldură a pardoselii în comparație cu indicatori similari ai altor anvelope de clădire (pereți exteriori, deschideri pentru ferestre și uși) este a priori presupusă a fi nesemnificativă și este luată în considerare în calculele sistemelor de încălzire într-o formă simplificată. Baza pentru astfel de calcule este un sistem simplificat de contabilizare și coeficienți de corecție pentru rezistența la transferul de căldură a diferitelor materiale de construcții.
Având în vedere că baza teoretica iar metodologia de calcul a pierderilor de căldură de la parter a fost dezvoltată cu destul de mult timp în urmă (adică, cu o marjă mare de proiectare), putem vorbi în siguranță despre aplicabilitatea practică a acestor abordări empirice în conditii moderne. Conductibilitatea termică și coeficienții de transfer de căldură ai diferitelor materiale de construcție, materiale izolatoare și pardoseli sunt bine cunoscute și nu sunt necesare alte caracteristici fizice pentru a calcula pierderea de căldură prin podea. În funcție de caracteristicile lor termice, podelele sunt de obicei împărțite în izolate și neizolate, iar structural - pardoseli pe sol și pe grinzi.
Calculul pierderilor de căldură printr-o pardoseală neizolată pe sol se bazează pe formula generală de evaluare a pierderilor de căldură prin anvelopa clădirii:
Unde Q– pierderi de căldură principale și suplimentare, W;
A– suprafața totală a structurii de închidere, m2;
tv , tн– temperatura aerului interior și exterior, °C;
β - ponderea pierderilor suplimentare de căldură în total;
n– factor de corecție, a cărui valoare este determinată de amplasarea structurii de închidere;
Ro– rezistență la transferul de căldură, m2 °C/W.
Rețineți că în cazul unei pardoseli omogene cu un singur strat, rezistența la transferul de căldură Ro este invers proporțională cu coeficientul de transfer termic al materialului de pardoseală neizolat pe sol.
Atunci când se calculează pierderea de căldură printr-o pardoseală neizolată, se utilizează o abordare simplificată, în care valoarea (1+ β) n = 1. Pierderea de căldură prin pardoseală este de obicei realizată prin zonarea zonei de transfer de căldură. Acest lucru se datorează eterogenității naturale a câmpurilor de temperatură ale solului de sub tavan.
Pierderea de căldură de la o pardoseală neizolată este determinată separat pentru fiecare zonă de doi metri, a cărei numerotare începe de la peretele exterior al clădirii. Se iau în considerare în total patru astfel de benzi de 2 m lățime, având în vedere că temperatura solului din fiecare zonă este constantă. A patra zonă include întreaga suprafață a podelei neizolate în limitele primelor trei dungi. Se presupune rezistența la transferul de căldură: pentru zona 1 R1=2,1; pentru al 2-lea R2=4,3; respectiv pentru al treilea și al patrulea R3=8,6, R4=14,2 m2*оС/W.
Fig.1. Zonarea suprafeței podelei pe sol și pe pereții îngropați adiacenți atunci când se calculează pierderile de căldură
În cazul încăperilor încastrate cu podea de bază de sol: aria primei zone adiacente suprafeței peretelui este luată în considerare de două ori în calcule. Acest lucru este destul de de înțeles, deoarece pierderea de căldură a podelei este însumată cu pierderea de căldură în structurile de închidere verticale adiacente ale clădirii.
Calculul pierderilor de căldură prin pardoseală se efectuează pentru fiecare zonă separat, iar rezultatele obținute sunt rezumate și utilizate pentru justificarea termică a proiectării clădirii. Calculul pentru zonele de temperatură a pereților exteriori ai încăperilor îngropate se efectuează folosind formule similare cu cele prezentate mai sus.
În calculele pierderilor de căldură printr-o pardoseală izolată (și se consideră astfel dacă designul său conține straturi de material cu o conductivitate termică mai mică de 1,2 W/(m °C)), valoarea rezistenței la transferul de căldură a unui non- podeaua izolată pe sol crește în fiecare caz prin rezistența la transferul de căldură a stratului izolator:
Rу.с = δу.с / λу.с,
Unde δу.с– grosimea stratului izolator, m; λу.с– conductivitatea termică a materialului stratului izolator, W/(m °C).
Pentru a calcula pierderea de căldură prin podea și tavan, vor fi necesare următoarele date:
- Dimensiunile casei 6 x 6 metri.
- Pardoseli - plăci tivite, lambă și canelura de 32 mm grosime, acoperite cu PAL de 0,01 m grosime, izolate izolație din vată minerală Grosimea 0,05 m. Sub casa se afla un spatiu subteran pentru depozitarea legumelor si conservelor. În timpul iernii, temperatura în subteran este în medie de +8°C.
- Tavan - tavanele sunt realizate din panouri de lemn, tavanele sunt izolate pe mansarda cu izolatie din vata minerala, grosimea stratului 0,15 metri, cu un strat hidroizolator. Spațiu mansardă neizolat.
Calculul pierderilor de căldură prin pardoseală
Plăci R =B/K=0,032 m/0,15 W/mK =0,21 m²x°C/W, unde B este grosimea materialului, K este coeficientul de conductivitate termică.
PAL R =B/K=0,01m/0,15W/mK=0,07m²x°C/W
Izolație R =B/K=0,05 m/0,039 W/mK=1,28 m²x°C/W
Valoarea totală R a podelei =0,21+0,07+1,28=1,56 m²x°C/W
Având în vedere că temperatura subterană iarna este în mod constant în jur de +8°C, dT necesar pentru calcularea pierderilor de căldură este de 22-8 = 14 grade. Acum avem toate datele pentru a calcula pierderea de căldură prin podea:
Q podea = SxdT/R=36 m²x14 grade/1,56 m²x°C/W=323,07 Wh (0,32 kWh)
Calculul pierderilor de căldură prin tavan
Suprafața tavanului este aceeași cu podea S tavan = 36 m2
Atunci când calculăm rezistența termică a tavanului, nu luăm în considerare placi din lemn, deoarece nu au o legătură strânsă între ele și nu acționează ca un izolator termic. Prin urmare, rezistența termică a tavanului este:
R plafon = R izolație = grosimea izolației 0,15 m/conductivitatea termică a izolației 0,039 W/mK=3,84 m²x°C/W
Calculăm pierderea de căldură prin tavan:
Tavan Q =SхdT/R=36 m²х52 grade/3,84 m²х°С/W=487,5 Wh (0,49 kWh)
