ماهیت محاسبات حرارتی اماکن، به یک درجه یا درجه دیگر واقع در زمین، به تعیین تأثیر "سرما" اتمسفر بر رژیم حرارتی آنها می رسد، یا به طور دقیق تر، تا چه حد یک خاک خاص یک اتاق معین را از جو عایق می کند. اثرات دما زیرا خواص عایق حرارتیخاک بیش از حد وابسته است تعداد زیادیعوامل، به اصطلاح تکنیک 4 منطقه اتخاذ شد. این بر این فرض ساده استوار است که هرچه لایه خاک ضخیم تر باشد، خواص عایق حرارتی آن بالاتر است (تاثیر جو به میزان بیشتری کاهش می یابد). کمترین فاصله (عمودی یا افقی) تا جو به 4 ناحیه تقسیم می شود که 3 ناحیه آن دارای عرض (اگر کف روی زمین باشد) یا عمق (اگر دیواره روی زمین باشد) 2 متر است. چهارمی دارای این خصوصیات برابر با بی نهایت است. طبق این اصل به هر یک از 4 منطقه خصوصیات عایق حرارت دائمی اختصاص داده شده است - هر چه منطقه دورتر باشد (هرچه شماره سریال آن بیشتر باشد)، تأثیر جو کمتر می شود. با حذف رویکرد رسمی، می توانیم یک نتیجه ساده بگیریم که هر چه یک نقطه مشخص در اتاق از جو دورتر باشد (با تعدد 2 متر)، بیشتر شرایط مساعد(از نظر تأثیر جو) قرار خواهد گرفت.

بنابراین، شمارش مناطق مشروط در امتداد دیوار از سطح زمین آغاز می شود، مشروط بر اینکه دیوارهایی روی زمین وجود داشته باشد. اگر دیوارهای زمینی وجود نداشته باشد، اولین منطقه نزدیکترین نوار کف خواهد بود دیوار خارجی. در مرحله بعد، مناطق 2 و 3 شماره گذاری می شوند که هر کدام 2 متر عرض دارند. منطقه باقیمانده منطقه 4 است.

مهم است که در نظر بگیرید که این منطقه می تواند از دیوار شروع شود و به زمین ختم شود. در این مورد، هنگام انجام محاسبات باید مراقب باشید.

اگر کف عایق نباشد، مقادیر مقاومت انتقال حرارت کف غیر عایق بر اساس منطقه برابر است با:

منطقه 1 - R n.p. = 2.1 متر مربع * S/W

منطقه 2 - R n.p. = 4.3 متر مربع * S/W

منطقه 3 - R n.p. = 8.6 متر مربع * S/W

منطقه 4 - R n.p. = 14.2 متر مربع * S/W

برای محاسبه مقاومت انتقال حرارت برای کف های عایق شده می توانید از فرمول زیر استفاده کنید:

- مقاومت در برابر انتقال حرارت هر منطقه از کف غیر عایق، متر مربع * S/W.

- ضخامت عایق، متر؛

- ضریب هدایت حرارتی عایق، W/(m*C)؛

قبلاً برای خانه ای به عرض 6 متر با سطح آب زیرزمینی 6 متر و عمق 3+ درجه گرمای کف در امتداد زمین را محاسبه کردیم.
نتایج و بیان مشکل در اینجا -
اتلاف حرارت نیز در نظر گرفته شد هوای خیابانو در اعماق زمین اکنون مگس ها را از کتلت ها جدا می کنم، یعنی محاسبه را صرفاً در زمین انجام می دهم، به استثنای انتقال حرارت به هوای بیرون.

من محاسباتی را برای گزینه 1 از محاسبه قبلی (بدون عایق) انجام خواهم داد. و ترکیب داده های زیر
1. GWL 6m، +3 در GWL
2. GWL 6m، +6 در GWL
3. GWL 4m، +3 در GWL
4. GWL 10 متر، +3 در GWL.
5. GWL 20 متر، +3 در GWL.
بنابراین، سؤالات مربوط به تأثیر عمق آب زیرزمینی و تأثیر دما بر آب های زیرزمینی را می بندیم.
محاسبه، مانند قبل، ثابت است، بدون در نظر گرفتن نوسانات فصلی و به طور کلی بدون در نظر گرفتن هوای بیرون
شرایط یکسان است. زمین دارای Lyamda=1، دیوارها 310mm Lyamda=0.15، کف 250mm Lyamda=1.2 است.

نتایج، مانند قبل، دو تصویر (ایزوترم و "IR") و عددی - مقاومت در برابر انتقال حرارت به خاک است.

نتایج عددی:
1. R=4.01
2. R=4.01 (همه چیز برای تفاوت عادی شده است، نباید غیر از این می‌بود)
3. R=3.12
4. R=5.68
5. R=6.14

در مورد اندازه ها اگر آنها را با عمق سطح آب زیرزمینی مرتبط کنیم، به موارد زیر می رسیم
4 متر R/L=0.78
6 متر R/L=0.67
10 متر R/L=0.57
20 متر R/L=0.31
R/L برابر با واحد (یا بهتر است بگوییم ضریب معکوس هدایت حرارتی خاک) برای بی نهایت خواهد بود. خانه بزرگ، در مورد ما ابعاد خانه با عمقی که از دست دادن گرما رخ می دهد و چقدر قابل مقایسه است. خانه کوچکتردر مقایسه با عمق، این نسبت باید کمتر باشد.

رابطه R/L حاصل باید به نسبت عرض خانه به سطح زمین (B/L)، به علاوه، همانطور که قبلاً گفته شد، برای B/L->infinity R/L->1/Lamda بستگی دارد.
در مجموع، نکات زیر برای یک خانه بی نهایت طولانی وجود دارد:
L/B | R*Lambda/L
0 | 1
0,67 | 0,78
1 | 0,67
1,67 | 0,57
3,33 | 0,31
این وابستگی به خوبی با یک نمایی تقریبی شده است (نمودار را در نظرات ببینید).
علاوه بر این، توان می تواند به سادگی و بدون از دست دادن دقت زیادی نوشته شود
R*Lambda/L=EXP(-L/(3B))
این فرمول در همان نقاط نتایج زیر را به دست می دهد:
0 | 1
0,67 | 0,80
1 | 0,72
1,67 | 0,58
3,33 | 0,33
آن ها خطا در 10٪، به عنوان مثال. بسیار رضایتبخش.

از این رو، برای یک خانه بی نهایت با هر عرض و برای هر سطح آب زیرزمینی در محدوده در نظر گرفته شده، فرمولی برای محاسبه مقاومت در برابر انتقال حرارت در سطح آب زیرزمینی داریم:
R=(L/Lamda)*EXP(-L/(3B))
در اینجا L عمق سطح آب زیرزمینی است، لیامدا ضریب هدایت حرارتی خاک، B عرض خانه است.
این فرمول در محدوده L/3B از 1.5 تا تقریباً بی نهایت (GWL بالا) قابل اجرا است.

اگر از فرمول برای سطوح عمیق تر آب زیرزمینی استفاده کنیم، فرمول خطای قابل توجهی می دهد، به عنوان مثال، برای عمق 50 متر و عرض 6 متر از یک خانه داریم: R=(50/1)*exp(-50/18)=3.1 ، که آشکارا خیلی کوچک است.

همگی روز خوبی داشته باشید!

نتیجه گیری:
1. افزایش عمق سطح آب زیرزمینی منجر به کاهش متناظر در اتلاف حرارت در آب های زیرزمینی، از آنجایی که همه چیز درگیر است مقدار زیادخاک
2. در عین حال، سیستم هایی با سطح آب زیرزمینی 20 متر یا بیشتر ممکن است هرگز به سطح ثابت دریافت شده در محاسبه در طول "عمر" خانه نرسند.
3. R ​​به زمین چندان بزرگ نیست، در سطح 3-6 است، بنابراین اتلاف حرارت در عمق کف در امتداد زمین بسیار قابل توجه است. این با نتیجه قبلی در مورد عدم کاهش زیاد در اتلاف حرارت هنگام عایق بندی نوار یا ناحیه کور مطابقت دارد.
4. یک فرمول از نتایج به دست آمده است، از آن برای سلامتی خود استفاده کنید (البته با خطر و خطر خود، لطفاً پیشاپیش بدانید که من به هیچ وجه مسئول پایایی فرمول و سایر نتایج و کاربرد آنها در تمرین).
5. از مطالعه کوچکی که در زیر در تفسیر انجام شده است نتیجه می گیرد. اتلاف گرما در خیابان باعث کاهش اتلاف حرارت به زمین می شود.آن ها در نظر گرفتن دو فرآیند انتقال حرارت به طور جداگانه نادرست است. و با افزایش حفاظت حرارتی از خیابان، اتلاف حرارت را به زمین افزایش می دهیمو بنابراین روشن می شود که چرا اثر عایق بندی طرح کلی خانه که قبلاً به دست آمده بود چندان قابل توجه نیست.

برای محاسبه اتلاف حرارت از طریق کف و سقف، داده های زیر مورد نیاز است:

• ابعاد خانه 6*6 متر.
• طبقات تخته های لبه دار، زبانه و شیار به ضخامت 32 میلی متر، پوشش داده شده با تخته نئوپان به ضخامت 0.01 متر، عایق بندی شده با عایق پشم معدنی به ضخامت 0.05 متر در زیر خانه فضایی برای نگهداری سبزیجات و کنسرو وجود دارد. در زمستان، دمای هوا در زیر زمین به طور متوسط ​​+8 درجه سانتیگراد است.
• سقف - سقف ها از پانل های چوبی ساخته شده اند، سقف ها در سمت اتاق زیر شیروانی با عایق پشم معدنی، ضخامت لایه 0.15 متر، با یک لایه ضد آب بخار عایق بندی شده اند. فضای اتاق زیر شیروانیبدون عایق

محاسبه اتلاف حرارت از طریق کف

تخته های R = B/K=0.032 m/0.15 W/mK = 0.21 m²x°C/W، که در آن B ضخامت ماده، K ضریب هدایت حرارتی است.

نئوپان R =B/K=0.01m/0.15W/mK=0.07m²x°C/W

عایق R =B/K=0.05 m/0.039 W/mK=1.28 m²x°C/W

مقدار کل R طبقه = 0.21 + 0.07 + 1.28 = 1.56 m² x ° C / W

با توجه به اینکه دمای زیرزمین در زمستان به طور مداوم در حدود +8 درجه سانتیگراد است، dT مورد نیاز برای محاسبه تلفات حرارتی 22-8 = 14 درجه است. اکنون ما تمام داده ها را برای محاسبه تلفات گرما از طریق کف داریم:

طبقه Q = SxdT/R=36 متر مربعx14 درجه/1.56 متر مربعx°C/W=323.07 وات ساعت (0.32 کیلووات ساعت)

محاسبه اتلاف حرارت از طریق سقف

مساحت سقف همان کف S سقف = 36 متر مربع است

هنگام محاسبه مقاومت حرارتی سقف، ما را در نظر نمی گیریم تخته های چوبی، زیرا آنها ندارند اتصال محکمبین خود و به عنوان عایق حرارت عمل نمی کنند. از همین رو مقاومت حرارتیسقف:

سقف R = عایق R = ضخامت عایق 0.15 متر / هدایت حرارتی عایق 0.039 W / mK = 3.84 m² x ° C / W

ما تلفات گرما را از طریق سقف محاسبه می کنیم:

سقف Q =SхdT/R=36 متر مربعх52 درجه/3.84 متر مربعх°С/W=487.5 وات ساعت (0.49 کیلووات ساعت)

روش محاسبه تلفات حرارتی در محل و روش اجرای آن (به SP 50.13330.2012 مراجعه کنید. حفاظت حرارتیساختمان ها، نقطه 5).

خانه از طریق سازه های محصور (دیوارها، سقف ها، پنجره ها، سقف، فونداسیون)، تهویه و فاضلاب گرما را از دست می دهد. تلفات حرارتی اصلی از طریق ساختارهای محصور رخ می دهد - 60-90٪ از کل تلفات حرارتی.

در هر صورت، اتلاف گرما باید برای تمام سازه های محصور کننده ای که در اتاق گرم وجود دارد در نظر گرفته شود.

در این مورد، در صورتی که اختلاف دمای آنها با دمای اتاق های مجاور از 3 درجه سانتیگراد تجاوز نکند، لازم نیست تلفات گرمایی را که از طریق ساختارهای داخلی رخ می دهد، در نظر بگیریم.

از دست دادن گرما از طریق پوشش ساختمان

تلفات حرارتی در محل عمدتاً به موارد زیر بستگی دارد:
1 تفاوت دمای خانه و بیرون (هر چه اختلاف بیشتر باشد تلفات بیشتر)
2 خواص عایق حرارتی دیوارها، پنجره ها، درها، پوشش ها، کف ها (به اصطلاح سازه های محصور اتاق).

ساختارهای محصور معمولاً از نظر ساختار همگن نیستند. و معمولا از چند لایه تشکیل شده اند. مثال: دیوار صدفی = گچ + پوسته + دکوراسیون بیرونی. این طرح ممکن است شامل بسته نیز باشد شکاف های هوا(مثال: حفره های داخل آجر یا بلوک). مواد فوق دارای ویژگی های حرارتی هستند که با یکدیگر متفاوت هستند. مشخصه اصلی یک لایه ساختاری مقاومت آن در انتقال حرارت R است.

جایی که q مقدار گرمایی است که از دست می رود متر مربعسطح محصور (معمولا بر حسب W/m2 اندازه گیری می شود)

ΔT - تفاوت بین دمای داخل اتاق محاسبه شده و دمای بیرونهوا (دمای سردترین دوره پنج روزه درجه سانتیگراد برای منطقه آب و هوایی که ساختمان محاسبه شده در آن واقع شده است).

اصولاً دمای داخلی اتاق ها گرفته می شود. محل زندگی 22 oC. غیر مسکونی 18 oC. مناطق تصفیه آب 33 درجه سانتیگراد.

وقتی صحبت از آن می شود ساخت چند لایه، سپس مقاومت های لایه های سازه با هم جمع می شوند.

δ - ضخامت لایه، متر؛

λ ضریب هدایت حرارتی محاسبه شده مواد لایه ساختمانی با در نظر گرفتن شرایط عملیاتی سازه های محصور، W / (m2 oC) است.

خوب، ما داده های اساسی مورد نیاز برای محاسبه را مرتب کرده ایم.

بنابراین، برای محاسبه تلفات حرارتی از طریق پوشش ساختمان، به موارد زیر نیاز داریم:

1. مقاومت در برابر انتقال حرارت سازه ها (اگر سازه چند لایه است، لایه های Σ R)

2. تفاوت بین دمای اتاق محاسبه و خارج (دمای سردترین دوره پنج روزه درجه سانتیگراد). ΔT

3. مناطق حصار کشی F (به طور جداگانه دیوارها، پنجره ها، درها، سقف، کف)

4. جهت گیری ساختمان در رابطه با جهت های اصلی نیز مفید است.

فرمول محاسبه تلفات حرارتی توسط حصار به این صورت است:

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

Qlim - اتلاف حرارت از طریق سازه های محصور، W

Rogr – مقاومت در برابر انتقال حرارت، m2°C/W. (اگر چندین لایه وجود دارد، ∑ لایه های Rogr)

مه - مساحت ساختار محصور، متر؛

n ضریب تماس سازه محصور با هوای بیرون است.

تلفات حرارتی هر سازه محصور به طور جداگانه محاسبه می شود. مقدار اتلاف حرارت از طریق ساختارهای محصور کل اتاق، مجموع تلفات حرارتی از طریق هر ساختار محصور اتاق خواهد بود.

محاسبه اتلاف حرارت از طریق طبقات

کف بدون عایق روی زمین

به طور معمول، اتلاف گرمای کف در مقایسه با شاخص‌های مشابه سایر پوشش‌های ساختمان (دیوارهای خارجی، پنجره‌ها و دهانه‌های درب) به طور پیشینی ناچیز فرض می‌شود و در محاسبات سیستم‌های گرمایشی به شکل ساده‌شده در نظر گرفته می‌شود. مبنای چنین محاسباتی یک سیستم ساده از حسابداری و ضرایب تصحیح مقاومت در برابر انتقال حرارت انواع مختلف است. مصالح ساختمانی.

اگر در نظر بگیریم که توجیه نظری و روش شناسی برای محاسبه تلفات حرارتی یک طبقه همکف از مدت ها قبل (یعنی با حاشیه طراحی زیاد) توسعه یافته است، می توانیم با خیال راحت در مورد کاربرد عملی این رویکردهای تجربی در این زمینه صحبت کنیم. شرایط مدرن هدایت حرارتی و ضرایب انتقال حرارت انواع مصالح ساختمانی، مواد عایق و پوشش های کفشناخته شده و دیگران خصوصیات فیزیکینیازی به محاسبه اتلاف حرارت از طریق کف نیست. طبق نظر خودشان ویژگی های حرارتیطبقات معمولاً به عایق و غیر عایق تقسیم می شوند ، از نظر ساختاری - طبقات روی زمین و سیاههها.

محاسبه تلفات حرارتی از طریق یک طبقه بدون عایق روی زمین بر اساس فرمول کلی برای ارزیابی تلفات حرارتی از طریق پوشش ساختمان است:

جایی که س- تلفات حرارتی اصلی و اضافی، W;

آ- مساحت کل ساختار محصور، متر مربع؛

tv , tн- دمای هوای داخل و خارج، درجه سانتی گراد؛

β - سهم تلفات حرارتی اضافی در کل؛

n- ضریب تصحیح که مقدار آن توسط محل ساختار محصور تعیین می شود.

رو– مقاومت در برابر انتقال حرارت، m2 ° C/W.

توجه داشته باشید که در مورد یک کفپوش تک لایه همگن، مقاومت انتقال حرارت Ro با ضریب انتقال حرارت مواد کف غیر عایق روی زمین نسبت معکوس دارد.

هنگام محاسبه تلفات حرارتی از طریق یک طبقه بدون عایق، از یک رویکرد ساده استفاده می شود، که در آن مقدار (1 + β) n = 1. تلفات حرارتی از طریق کف معمولا با منطقه بندی منطقه انتقال حرارت انجام می شود. این به دلیل ناهمگونی طبیعی میدان های دمایی خاک زیر سقف است.

اتلاف حرارت از یک طبقه بدون عایق به طور جداگانه برای هر منطقه دو متری تعیین می شود که شماره گذاری آن از دیوار بیرونی ساختمان شروع می شود. در مجموع چهار نوار به عرض 2 متر معمولاً در نظر گرفته می شود، با در نظر گرفتن دمای زمین در هر ناحیه ثابت است. منطقه چهارم شامل کل سطح کف بدون عایق در محدوده سه نوار اول است. مقاومت انتقال حرارت در نظر گرفته شده است: برای منطقه 1 R1=2.1; برای R2 2 = 4.3; به ترتیب برای سومین و چهارمین R3=8.6، R4=14.2 m2*оС/W.

عکس. 1. منطقه بندی سطح کف روی زمین و دیوارهای فرورفته مجاور هنگام محاسبه تلفات حرارتی

در مورد اتاق های فرورفته با کف پایه خاکی: منطقه اولین منطقه مجاور سطح دیوار، دو بار در محاسبات لحاظ می شود. این کاملاً قابل درک است، زیرا اتلاف حرارت کف با اتلاف گرما در ساختارهای محصور عمودی مجاور ساختمان خلاصه می شود.

محاسبه اتلاف حرارت از طریق کف برای هر منطقه به طور جداگانه انجام می شود و نتایج به دست آمده خلاصه شده و برای توجیه مهندسی حرارتی طراحی ساختمان استفاده می شود. محاسبه مناطق دمایی دیوارهای خارجی اتاق‌های فرورفته با استفاده از فرمول‌هایی شبیه به موارد ذکر شده در بالا انجام می‌شود.

در محاسبات اتلاف حرارت از طریق یک کف عایق (و اگر طرح آن حاوی لایه‌هایی از مواد با رسانایی حرارتی کمتر از 1.2 W/(m °C) باشد) مقدار مقاومت انتقال حرارت یک طبقه غیر کف عایق روی زمین در هر مورد با مقاومت انتقال حرارت لایه عایق افزایش می یابد:

Rу.с = ду.с / лу.с,

جایی که دو.с- ضخامت لایه عایق، متر؛ лу.с- هدایت حرارتی مواد لایه عایق، W/(m °C).

اتلاف حرارت از طریق یک طبقه واقع در زمین بر اساس منطقه محاسبه می شود. برای انجام این کار، سطح کف به نوارهایی به عرض 2 متر، موازی با دیوارهای بیرونی تقسیم می شود. نزدیکترین نوار به دیوار بیرونی به عنوان منطقه اول، دو نوار بعدی منطقه دوم و سوم و بقیه سطح کف منطقه چهارم است.

هنگام محاسبه تلفات حرارتی زیرزمین هاتجزیه به مناطق در در این مورداز سطح زمین در امتداد سطح قسمت زیرزمینی دیوارها و بیشتر در امتداد کف انجام می شود. مقاومت های انتقال حرارت مشروط برای مناطق در این مورد به همان روشی که برای یک کف عایق در حضور لایه های عایق که در این مورد لایه های ساختار دیوار هستند پذیرفته و محاسبه می شود.

ضریب انتقال حرارت K, W/(m2 ∙°C) برای هر ناحیه از کف عایق شده روی زمین با فرمول تعیین می شود:

مقاومت انتقال حرارت یک کف عایق روی زمین، m 2 ∙°C/W، با فرمول محاسبه شده کجاست:

= + Σ، (2.2)

مقاومت انتقال حرارت کف غیر عایق منطقه i کجاست.

δj - ضخامت لایه j-ام ساختار عایق.

λ j ضریب هدایت حرارتی ماده ای است که لایه از آن تشکیل شده است.

برای تمام مناطق کف های غیر عایق داده هایی در مورد مقاومت انتقال حرارت وجود دارد که با توجه به موارد زیر پذیرفته می شود:

2.15 متر مربع ∙°С/W - برای منطقه اول؛

4.3 m 2 ∙ ° С / W - برای منطقه دوم؛

8.6 متر مربع ∙°С/W - برای منطقه سوم؛

14.2 متر مربع ∙°С/W - برای منطقه چهارم.

در این پروژه طبقات روی زمین دارای 4 لایه می باشد. ساختار کف در شکل 1.2 نشان داده شده است، ساختار دیوار در شکل 1.1 نشان داده شده است.

مثال محاسبه حرارتیطبقات واقع در زمین برای اتاق تهویه اتاق 002:

1. تقسیم به مناطق در محفظه تهویه به طور معمول در شکل 2.3 ارائه شده است.

شکل 2.3. تقسیم اتاق تهویه به مناطق

شکل نشان می دهد که ناحیه دوم شامل بخشی از دیوار و بخشی از کف است. بنابراین ضریب مقاومت انتقال حرارت این ناحیه دو بار محاسبه می شود.

2. بیایید مقاومت انتقال حرارت یک کف عایق شده روی زمین را تعیین کنیم، m 2 ∙°C/W:

2,15 + = 4.04 متر مربع ∙°С/W،

4,3 + = 7.1 متر مربع ∙°С/W،

4,3 + = 7.49 متر مربع ∙°С/W،

8,6 + = 11.79 متر مربع ∙°С/W،

14,2 + = 17.39 متر مربع ∙°C/W.