Същността на топлинните изчисления на помещенията, в една или друга степен разположени в земята, се свежда до определяне на влиянието на атмосферния „студ“ върху техния топлинен режим, или по-точно до каква степен дадена почва изолира дадено помещение от атмосферните влияния. температурни ефекти. защото топлоизолационни свойствапочвата зависи твърде много голям бройфактори, беше възприета така наречената 4-зонова техника. Основава се на простото предположение, че колкото по-дебел е почвеният слой, толкова по-високи са неговите топлоизолационни свойства (влиянието на атмосферата се намалява в по-голяма степен). Най-късото разстояние (вертикално или хоризонтално) до атмосферата е разделено на 4 зони, 3 от които имат ширина (ако е под на земята) или дълбочина (ако са стени на земята) от 2 метра, и четвъртият има тези характеристики, равни на безкрайност. На всяка от 4-те зони се приписват свои постоянни топлоизолационни свойства на принципа - колкото по-отдалечена е зоната (колкото по-голям е нейният сериен номер), толкова по-малко е влиянието на атмосферата. Пропускайки формализирания подход, можем да направим просто заключение, че колкото по-далече е определена точка в помещението от атмосферата (с кратност 2 m), толкова повече изгодни условия(от гледна точка на влиянието на атмосферата) ще се намира.

По този начин преброяването на условните зони започва по протежение на стената от нивото на земята, при условие че има стени на земята. Ако няма земни стени, тогава първата зона ще бъде най-близката подова лента външна стена. След това се номерират зони 2 и 3, всяка с ширина 2 метра. Останалата зона е зона 4.

Важно е да се има предвид, че зоната може да започне от стената и да завърши на пода. В този случай трябва да сте особено внимателни, когато правите изчисления.

Ако подът не е изолиран, тогава стойностите на съпротивлението на топлопреминаване на неизолирания под по зони са равни на:

зона 1 - Р н.п. =2,1 кв.м*Ю/Ш

зона 2 - Р н.п. =4,3 кв.м*Ю/Ш

зона 3 - Р н.п. =8,6 кв.м*Ю/Ш

зона 4 - Р н.п. =14,2 кв.м*Ю/Ш

За да изчислите съпротивлението на топлопреминаване за изолирани подове, можете да използвате следната формула:

— съпротивление на топлопреминаване на всяка зона на неизолирания под, кв.м*S/W;

— дебелина на изолацията, m;

— коефициент на топлопроводимост на изолацията, W/(m*C);

Преди това изчислихме топлинните загуби на пода по земята за къща с ширина 6 m с ниво на подпочвените води 6 m и дълбочина +3 градуса.
Резултати и изявление на проблема тук -
Взети са предвид и топлинните загуби уличен въздухи дълбоко в земята. Сега ще отделя мухите от котлетите, а именно ще извърша изчислението чисто в земята, с изключение на преноса на топлина към външния въздух.

Ще направя изчисления за вариант 1 от предишното изчисление (без изолация). и следните комбинации от данни
1. GWL 6m, +3 при GWL
2. GWL 6m, +6 при GWL
3. GWL 4m, +3 при GWL
4. GWL 10m, +3 при GWL.
5. GWL 20m, +3 при GWL.
Така ще затворим въпросите, свързани с влиянието на дълбочината на подземните води и влиянието на температурата върху подземните води.
Изчислението, както и преди, е стационарно, без да се вземат предвид сезонните колебания и като цяло без да се взема предвид външният въздух
Условията са същите. Земята е с Лямда=1, стени 310мм Лямда=0,15, под 250мм Лямда=1,2.

Резултатите, както и преди, са две картини (изотерми и “IR”) и числени - устойчивост на пренос на топлина в почвата.

Числени резултати:
1. R=4,01
2. R=4.01 (Всичко е нормализирано за разликата, не би трябвало да е иначе)
3. R=3,12
4. R=5,68
5. R=6,14

Относно размерите. Ако ги съпоставим с дълбочината на нивото на подземните води, получаваме следното
4м. R/L=0,78
6м. R/L=0,67
10м. R/L=0,57
20м. R/L=0,31
R/L ще бъде равно на единица (или по-скоро на обратния коефициент на топлопроводимост на почвата) за безкрайно голяма къща, в нашия случай размерите на къщата са съпоставими с дълбочината, на която се получават топлинни загуби и какви по-малка къщаВ сравнение с дълбочината, толкова по-малко трябва да бъде това съотношение.

Получената връзка R/L трябва да зависи от съотношението на ширината на къщата към нивото на земята (B/L), плюс, както вече беше казано, за B/L->безкрайност R/L->1/Lamda.
Общо има следните точки за безкрайно дълга къща:
L/B | R*Lambda/L
0 | 1
0,67 | 0,78
1 | 0,67
1,67 | 0,57
3,33 | 0,31
Тази зависимост е добре апроксимирана от експоненциална (вижте графиката в коментарите).
Освен това степенният показател може да бъде написан по-просто без голяма загуба на точност, а именно
R*Lambda/L=EXP(-L/(3B))
Тази формула при същите точки дава следните резултати:
0 | 1
0,67 | 0,80
1 | 0,72
1,67 | 0,58
3,33 | 0,33
Тези. грешка в рамките на 10%, т.е. много задоволително.

Следователно, за безкрайна къща с всякаква ширина и за всяко ниво на подпочвените води в разглеждания диапазон, имаме формула за изчисляване на съпротивлението на пренос на топлина в нивото на подземните води:
R=(L/Lamda)*EXP(-L/(3B))
тук L е дълбочината на нивото на подземните води, Lyamda е коефициентът на топлопроводимост на почвата, B е ширината на къщата.
Формулата е приложима в диапазона L/3B от 1,5 до приблизително безкрайност (висок GWL).

Ако използваме формулата за по-дълбоки нива на подпочвените води, формулата дава значителна грешка, например за 50 m дълбочина и 6 m ширина на къща имаме: R=(50/1)*exp(-50/18)=3.1 , което очевидно е твърде малко.

Приятен ден на всички!

Изводи:
1. Увеличаването на дълбочината на нивото на подземните води не води до съответно намаляване на топлинните загуби в подземни води, тъй като всичко е намесено повечепочва.
2. В същото време системи с ниво на подпочвените води от 20 m или повече може никога да не достигнат стационарното ниво, получено при изчислението по време на „живота“ на къщата.
3. R ​​​​в земята не е толкова голям, той е на ниво 3-6, така че загубата на топлина дълбоко в пода по земята е много значителна. Това е в съответствие с предишния получен резултат за липсата на голямо намаляване на топлинните загуби при изолиране на лентата или слепия участък.
4. Формула е извлечена от резултатите, използвайте я за ваше здраве (на ваша отговорност и риск, разбира се, моля, знайте предварително, че аз по никакъв начин не нося отговорност за надеждността на формулата и другите резултати и тяхната приложимост в практика).
5. Това следва от малко проучване, проведено по-долу в коментара. Загубата на топлина на улицата намалява загубата на топлина на земята.Тези. Неправилно е двата процеса на топлообмен да се разглеждат поотделно. И чрез увеличаване на термичната защита от улицата, ние увеличаваме загубата на топлина в земятаи по този начин става ясно защо ефектът от изолацията на контура на къщата, получен по-рано, не е толкова значителен.

За изчисляване на топлинните загуби през пода и тавана ще са необходими следните данни:

• размери на къщата 6 х 6 метра.
• Подовете са кантирани дъски, перо и бразда с дебелина 32 мм, покрити с ПДЧ с дебелина 0,01 м, изолирани с изолация от минерална вата с дебелина 0,05 м. Под къщата има подземно пространство за съхранение на зеленчуци и консерви. През зимата температурата в подземието е средно +8°C.
• Таван - таваните са дървени плоскости, таваните са изолирани от таванска страна с изолация от минерална вата, дебелина на слоя 0,15 метра, с парохидроизолационен слой. Подпокривно пространствонеизолиран.

Изчисляване на топлинните загуби през пода

R плоскости =B/K=0,032 m/0,15 W/mK =0,21 m²x°C/W, където B е дебелината на материала, K е коефициентът на топлопроводимост.

R ПДЧ =B/K=0,01m/0,15W/mK=0,07m²x°C/W

R изолация =B/K=0,05 m/0,039 W/mK=1,28 m²x°C/W

Обща стойност R на пода =0,21+0,07+1,28=1,56 m²x°C/W

Като се има предвид, че подземната температура през зимата е постоянно около +8°C, необходимият dT за изчисляване на топлинните загуби е 22-8 = 14 градуса. Сега имаме всички данни за изчисляване на топлинните загуби през пода:

Q под = SxdT/R=36 m²x14 градуса/1,56 m²x°C/W=323,07 Wh (0,32 kWh)

Изчисляване на топлинните загуби през тавана

Площта на тавана е същата като на пода S таван = 36 м2

При изчисляване на топлинното съпротивление на тавана не вземаме предвид дървени дъски, защото те нямат тясна връзкапомежду си и не действат като топлоизолатор. Ето защо термично съпротивлениетаван:

R таван = R изолация = дебелина на изолацията 0,15 m/топлопроводимост на изолацията 0,039 W/mK=3,84 m²x°C/W

Изчисляваме топлинните загуби през тавана:

Таван Q =SхdT/R=36 m²х52 градуса/3,84 m²х°С/W=487,5 Wh (0,49 kWh)

Методика за изчисляване на топлинните загуби в помещенията и процедурата за нейното прилагане (виж SP 50.13330.2012 Термична защитасгради, точка 5).

Къщата губи топлина чрез ограждащи конструкции (стени, тавани, прозорци, покрив, фундамент), вентилация и канализация. Основните топлинни загуби възникват през ограждащите конструкции - 60–90% от всички топлинни загуби.

Във всеки случай трябва да се вземат предвид топлинните загуби за всички ограждащи конструкции, които се намират в отопляемото помещение.

В този случай не е необходимо да се вземат предвид топлинните загуби, възникващи през вътрешните конструкции, ако разликата в тяхната температура с температурата в съседните помещения не надвишава 3 градуса по Целзий.

Топлинни загуби през сградни ограждащи конструкции

Топлинните загуби в помещенията зависят основно от:
1 Температурни разлики в къщата и навън (колкото по-голяма е разликата, толкова по-големи са загубите),
2 Топлоизолационни свойства на стени, прозорци, врати, покрития, подове (така наречените ограждащи конструкции на помещението).

Ограждащите конструкции обикновено не са хомогенни по структура. И обикновено се състоят от няколко слоя. Пример: черупкова стена = мазилка + черупка + външна украса. Този дизайн може да включва и затворен въздушни междини(пример: кухини вътре в тухли или блокове). Горните материали имат топлинни характеристики, които се различават един от друг. Основната характеристика на структурния слой е неговото съпротивление на топлопреминаване R.

Където q е количеството топлина, което се губи квадратен метърограждаща повърхност (обикновено се измерва във W/кв.м.)

ΔT - разликата между температурата в изчислената стая и външна температуравъздух (температурата на най-студения петдневен период °C за климатичния район, в който се намира въпросната сграда).

Основно се взема вътрешната температура в стаите. Жилищни помещения 22 oC. Нежилищен 18 oC. Зони за обработка на водата 33 °C.

Когато става въпрос за многопластова конструкция, тогава съпротивленията на слоевете на конструкцията се сумират.

δ - дебелина на слоя, m;

λ е изчисленият коефициент на топлопроводимост на материала на строителния слой, като се вземат предвид условията на работа на ограждащите конструкции, W / (m2 oC).

Е, подредихме основните данни, необходими за изчислението.

Така че, за да изчислим топлинните загуби през сградните обвивки, имаме нужда от:

1. Съпротивление на топлопреминаване на конструкциите (ако структурата е многослойна, тогава Σ R слоеве)

2. Разликата между температурата в помещението за изчисляване и навън (температурата на най-студения петдневен период °C). ΔT

3. Оградни зони F (отделно стени, прозорци, врати, таван, под)

4. Ориентацията на сградата по отношение на посоките на света също е полезна.

Формулата за изчисляване на топлинните загуби от ограда изглежда така:

Qlimit=(ΔT / Rolim)* Folim * n *(1+∑b)

Qlim - загуба на топлина през ограждащи конструкции, W

Rogr – съпротивление на топлопреминаване, m2°C/W; (Ако има няколко слоя, тогава ∑ Rogr слоеве)

Fogr - площ на ограждащата конструкция, m;

n е коефициентът на контакт между ограждащата конструкция и външния въздух.

Топлинните загуби на всяка ограждаща конструкция се изчисляват отделно. Количеството топлинни загуби през ограждащите конструкции на цялото помещение ще бъде сумата от топлинните загуби през всяка ограждаща конструкция на помещението

Изчисляване на топлинните загуби през подовете

Неизолиран под на земята

Обикновено топлинните загуби на пода в сравнение с подобни показатели на други сградни обвивки (външни стени, отвори за прозорци и врати) предварително се приемат за незначителни и се вземат предвид при изчисленията на отоплителните системи в опростена форма. Основата за такива изчисления е опростена система за отчитане и корекционни коефициенти за устойчивост на топлопреминаване на различни строителни материали.

Ако вземем предвид, че теоретичната обосновка и методологията за изчисляване на топлинните загуби на приземен етаж е разработена доста отдавна (т.е. с голям проектен резерв), можем спокойно да говорим за практическата приложимост на тези емпирични подходи в съвременни условия. Коефициенти на топлопроводимост и топлопреминаване на различни строителни материали, изолационни материали и подови покритиядобре познати и други физически характеристикиНе е необходимо да се изчисляват топлинните загуби през пода. Според техните собствени термични характеристикиподовете обикновено се разделят на изолирани и неизолирани, структурно - подове на земята и трупи.

Изчисляването на топлинните загуби през неизолиран под на земята се основава на общата формула за оценка на топлинните загуби през обвивката на сградата:

Къде Q– основни и допълнителни топлинни загуби, W;

А– обща площ на ограждащата конструкция, m2;

tв , тн– вътрешна и външна температура на въздуха, °C;

β - делът на допълнителните топлинни загуби в общите;

п– коефициент на корекция, чиято стойност се определя от местоположението на ограждащата конструкция;

Ро– съпротивление на топлопреминаване, m2 °C/W.

Имайте предвид, че в случай на хомогенна еднослойна подова настилка съпротивлението на топлопреминаване Ro е обратно пропорционално на коефициента на топлопреминаване на неизолирания подов материал върху земята.

При изчисляване на топлинните загуби през неизолиран под се използва опростен подход, при който стойността (1+ β) n = 1. Топлинните загуби през пода обикновено се извършват чрез зониране на зоната на топлообмен. Това се дължи на естествената разнородност на температурните полета на почвата под тавана.

Топлинните загуби от неизолиран под се определят отделно за всяка двуметрова зона, чието номериране започва от външната стена на сградата. Обикновено се вземат предвид общо четири такива ивици с ширина 2 m, като се счита, че температурата на земята във всяка зона е постоянна. Четвъртата зона включва цялата повърхност на неизолирания под в границите на първите три ивици. Приема се съпротивление на топлопреминаване: за 1-ва зона R1=2,1; за 2-ро R2=4.3; съответно за трети и четвърти R3=8.6, R4=14.2 m2*оС/W.

Фиг.1. Зониране на подовата повърхност върху земята и съседните вдлъбнати стени при изчисляване на топлинните загуби

В случай на вградени помещения с мръсен основен под: площта на първата зона в съседство с повърхност на стената, се взема предвид два пъти при изчисленията. Това е съвсем разбираемо, тъй като топлинните загуби на пода се сумират с топлинните загуби в съседните вертикални ограждащи конструкции на сградата.

Изчисляването на топлинните загуби през пода се извършва за всяка зона поотделно, като получените резултати се обобщават и се използват за топлотехническа обосновка на проекта на сградата. Изчисляването на температурните зони на външните стени на вградени помещения се извършва по формули, подобни на тези, дадени по-горе.

При изчисленията на топлинните загуби през изолиран под (и се счита за такъв, ако конструкцията му съдържа слоеве от материал с топлопроводимост по-малка от 1,2 W/(m °C)), стойността на съпротивлението на топлопреминаване на не- изолиран под на земята се увеличава във всеки случай с устойчивостта на топлопреминаване на изолационния слой:

Rу.с = δу.с / λу.с,

Къде δу.с– дебелина на изолационния слой, m; λу.с– топлопроводимост на материала на изолационния слой, W/(m °C).

Топлинните загуби през пода, разположен на земята, се изчисляват по зони съгласно. За да направите това, подовата повърхност е разделена на ивици с ширина 2 м, успоредни на външните стени. Ивицата, която е най-близо до външната стена, се обозначава като първа зона, следващите две ленти са втора и трета зона, а останалата част от подовата повърхност е четвърта зона.

При изчисляване на топлинните загуби мазетаразбивка на зони в в този случайИзвършва се от нивото на земята по повърхността на подземната част на стените и по-нататък по пода. Условните съпротивления на топлопреминаване за зони в този случай се приемат и изчисляват по същия начин, както за изолиран под при наличие на изолационни слоеве, които в този случай са слоеве от стенната конструкция.

Коефициентът на топлопреминаване K, W/(m 2 ∙°C) за всяка зона на изолирания под на земята се определя по формулата:

където е съпротивлението на топлопреминаване на изолиран под върху земята, m 2 ∙°C/W, изчислено по формулата:

= + Σ , (2.2)

където е съпротивлението на топлопреминаване на неизолирания под на i-та зона;

δ j – дебелина на j-ия слой на изолационната конструкция;

λ j е коефициентът на топлопроводимост на материала, от който се състои слоят.

За всички зони на неизолирани подове има данни за устойчивост на топлопреминаване, които се приемат съгласно:

2,15 m 2 ∙°С/W – за първа зона;

4,3 m 2 ∙°С/W – за втора зона;

8,6 m 2 ∙°С/W – за трета зона;

14,2 m 2 ∙°С/W – за четвърта зона.

В този проект подовете на земята имат 4 слоя. Подовата конструкция е показана на Фигура 1.2, структурата на стената е показана на Фигура 1.1.

Пример топлотехническо изчислениеетажи, разположени на земята за стая 002 вентилационна камера:

1. Разделянето на зони във вентилационната камера е условно представено на фигура 2.3.

Фигура 2.3. Разделяне на вентилационната камера на зони

Фигурата показва, че втората зона включва част от стената и част от пода. Следователно коефициентът на съпротивление на топлопреминаване на тази зона се изчислява два пъти.

2. Да определим съпротивлението на топлопреминаване на изолиран под на земята, m 2 ∙°C/W:

2,15 + = 4,04 m 2 ∙°С/W,

4,3 + = 7,1 m 2 ∙°С/W,

4,3 + = 7,49 m 2 ∙°С/W,

8,6 + = 11,79 m 2 ∙°С/W,

14,2 + = 17,39 m 2 ∙°C/W.