ماهیت محاسبات حرارتی ساختمانها ، به هر میزان که در زمین واقع شده اند ، به تعیین تأثیر "سرما" جوی بر رژیم حرارتی آنها کاهش می یابد ، یا بهتر بگویم ، تا چه حد خاک خاصی یک اتاق معین را از اتمسفر عایق می کند. اثرات دما زیرا خواص عایق حرارتیخاک نیز بستگی دارد تعداد زیادیعوامل ، به اصطلاح تکنیک 4 منطقه ای اتخاذ شد. این بر این فرض ساده استوار است که هرچه لایه خاک ضخیم تر باشد ، خواص عایق حرارتی آن بیشتر است (به میزان بیشتری ، تأثیر جو کاهش می یابد). کوتاهترین فاصله (عمودی یا افقی) تا اتمسفر به 4 منطقه تقسیم می شود که 3 منطقه دارای عرض (اگر در امتداد زمین یک طبقه باشد) یا عمق (اگر این دیوارها در امتداد زمین هستند) 2 متر است ، و چهارم این ویژگی ها را برابر با بی نهایت دارد. بر اساس این اصل به هر یک از 4 ناحیه خواص عایق حرارتی دائمی اختصاص داده شده است - هرچه منطقه بیشتر (شماره سریال آن بیشتر باشد) ، تأثیر جو کمتر می شود. با کنار گذاشتن رویکرد رسمی ، می توانیم به یک نتیجه گیری ساده برسیم که هرچه نقطه ای از اتاق از اتمسفر فاصله داشته باشد (با تعدد 2 متر) ، بیشتر شرایط مطلوب(از نظر تأثیر جو) قرار خواهد گرفت.

بنابراین ، شمارش مناطق مشروط در امتداد دیوار از سطح زمین شروع می شود ، به شرطی که دیوارهایی در امتداد زمین وجود داشته باشد. اگر هیچ دیواری در امتداد زمین وجود نداشته باشد ، اولین منطقه نزدیکترین نوار کف خواهد بود دیوار بیرون... علاوه بر این ، مناطق 2 و 3 دارای عرض 2 متر هستند. منطقه باقی مانده منطقه 4 است.

مهم است که در نظر بگیریم که یک ناحیه می تواند از دیوار شروع شده و روی زمین به پایان برسد. در این مورد ، هنگام محاسبه باید مراقب باشید.

اگر کف عایق بندی نشده باشد ، مقادیر مقاومتهای انتقال حرارت طبقه غیر عایق بر اساس مناطق عبارتند از:

منطقه 1 - R n.p. = 2.1 متر مربع * C / W

منطقه 2 - R n.p. = 4.3 متر مربع * C / W

منطقه 3 - R n.p. = 8.6 متر مربع * C / W

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

برای محاسبه مقاومت در برابر انتقال حرارت برای کفهای عایق شده ، می توانید از فرمول زیر استفاده کنید:

- مقاومت در برابر انتقال حرارت هر منطقه از کف بدون عایق ، m2 * C / W ؛

- ضخامت عایق ، متر ؛

- ضریب هدایت حرارتی عایق ، W / (m * C) ؛

قبلا ، ما تلفات گرمای کف را برای خانه ای به عرض 6 متر با سطح آب زیرزمینی 6 متر و عمق +3 درجه محاسبه کردیم.
نتایج و بیان مشکل در اینجا -
از دست دادن گرما نیز در نظر گرفته شد هوای خیابانو در اعماق زمین اکنون من مگس ها را از کتلت ها جدا می کنم ، یعنی محاسبه را صرفاً در زمین انجام می دهم ، بدون انتقال گرما به هوای خارج.

من محاسبه گزینه 1 را از محاسبه قبلی (بدون عایق) انجام می دهم. و ترکیب داده های زیر
1. GLV 6 متر ، +3 در GWL
2. GLV 6 متر ، +6 در GWL
3. GWL 4 متر ، +3 در GWL
4. GWL 10 متر ، +3 در GWL.
5. GWL 20 متر ، +3 در GWL.
بنابراین ، ما مسائل مربوط به تأثیر عمق سطح آب زیرزمینی و تأثیر دما بر سطح آب زیرزمینی را می بندیم.
محاسبه ، مانند قبل ، ثابت است ، نوسانات فصلی را در نظر نمی گیرد و به هیچ وجه هوای بیرون را در نظر نمی گیرد
شرایط یکسان است. خاک دارای لامبدا = 1 ، دیوارها 310 میلی متر لامبدا = 0.15 ، کف 250 میلی متر لامبدا = 1.2 است.

نتایج ، مانند قبل ، هر کدام دو تصویر (ایزوترم و "IK") و عددی - مقاومت در برابر انتقال حرارت به زمین است.

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

در مورد ارزشها اگر آنها را با عمق GWL مرتبط کنیم ، موارد زیر را دریافت می کنیم
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 یک (یا بهتر بگویم ضریب معکوس هدایت حرارتی خاک) برای بی نهایت خانه بزرگ، در مورد ما ، ابعاد خانه قابل مقایسه با عمقی است که تلفات حرارتی در آن انجام می شود و چه چیزی خانه کوچکتردر مقایسه با عمق ، این نسبت باید کمتر باشد.

وابستگی R / L حاصل باید به نسبت عرض خانه به GWL (B / L) ، به علاوه ، همانطور که قبلاً ذکر شد ، در B / L-> بی نهایت R / L-> 1 / Lambda بستگی داشته باشد.
در کل ، 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 نمایی تقریب زده می شود (نمودار را در تفسیر ببینید).
علاوه بر این ، نماد را می توان به شیوه ای ساده تر بدون از دست دادن دقت ، یعنی نوشتن
R * Lambda / L = EXP (-L / (3B))
این فرمول در همان نقاط نتایج زیر را می دهد:
0 | 1
0,67 | 0,80
1 | 0,72
1,67 | 0,58
3,33 | 0,33
آن ها خطا در 10 ، یعنی بسیار رضایتبخش.

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

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

روز خوبی داشته باشید، همگی!

نتیجه گیری:
1. افزایش عمق GWL منجر به کاهش مربوطه از دست دادن گرما در نمی شود آبهای زیرزمینیاز آنجا که همه چیز درگیر است مقدار زیادخاک
2. در عین حال ، سیستم های با GWL از نوع 20 متر و بیشتر ممکن است هرگز به بیمارستان دریافت شده در محاسبه در طول "زندگی" خانه نروند.
3. R ​​در زمین چندان زیاد نیست ، در سطح 3-6 است ، بنابراین از دست دادن گرما در عمق کف در امتداد زمین بسیار قابل توجه است. این مطابق با نتیجه قبلی است که در مورد عدم کاهش زیاد تلفات حرارتی هنگام عایق کاری نوار یا ناحیه کور وجود دارد.
4. یک فرمول از نتایج بدست آمده است ، از آن برای سلامتی استفاده کنید (به احتمال زیاد و به خطر خود شما ، طبیعتاً ، از شما می خواهم پیشاپیش بدانید که من مسئول قابلیت اطمینان فرمول و سایر نتایج و کاربرد آنها در تمرین).
5. از تحقیقات کمی که در زیر در تفسیر انجام شده است پیروی می کند. از دست دادن حرارت در خارج 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 بدین ترتیب روشن می شود که چرا اثر گرم شدن خطوط خانه که قبلاً به دست آمده بود چندان قابل توجه نیست.

برای محاسبه اتلاف گرما از طریق کف و سقف ، به داده های زیر نیاز دارید:

• ابعاد خانه 6 * 6 متر است.
• کفها تخته لبه دار هستند ، با ضخامت 32 میلی متر ، روکش با نئوپان به ضخامت 0.01 متر ، عایق با عایق پشم معدنی به ضخامت 0.05 متر. زیر خانه زیرزمینی برای نگهداری سبزیجات و حفاظت وجود دارد. در زمستان ، دمای متوسط ​​در زیر زمین + 8 درجه سانتی گراد است.
• سقف - سقف ها از پانل های چوبی ساخته شده اند ، سقف ها از طرف اتاق زیر شیروانی با ضخامت لایه عایق پشم معدنی 0.15 متر ، با یک لایه ضد آب بخار عایق بندی شده اند. فضای زیر شیروانیعایق نشده

محاسبه اتلاف حرارت از طریق کف

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

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

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

مقدار کل طبقه R = 0.21 + 0.07 + 1.28 = 1.56 m2x ° C / W

با توجه به اینکه در زیر زمین دمای زمستان به طور مداوم در حدود + 8 درجه سانتی گراد نگه داشته می شود ، dT مورد نیاز برای محاسبه تلفات گرما 22-8 = 14 درجه است. در حال حاضر ما همه داده ها را برای محاسبه تلفات گرما از طریق کف در اختیار داریم:

طبقه Q = SхdT / R = 36 m2х14 درجه / 1.56 m2х ° С / W = 323.07 Wh (0.32 kWh)

محاسبه اتلاف حرارت از طریق سقف

مساحت سقف برابر با سقف S کف = 36 متر مربع است

هنگام محاسبه مقاومت حرارتی سقف ، ما آن را در نظر نمی گیریم تخته های چوبیاز آنجا که آنها ندارند اتصال محکمبین خودشان نقش عایق حرارتی را ایفا 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 m2x ° C / W

ما تلفات حرارتی را از طریق سقف محاسبه می کنیم:

Q سقف = SхdT / R = 36 m2х52 درجه / 3.84 m2х ° С / W = 487.5 Wh (0.49 kWh)

روش محاسبه تلفات حرارتی محل و روش اجرای آن (به SP 50.13330.2012 مراجعه کنید حفاظت حرارتیساختمانها ، بند 5).

خانه گرمای خود را از طریق سازه های محصور (دیوارها ، سقف ها ، پنجره ها ، سقف ، فونداسیون) ، تهویه و فاضلاب از دست می دهد. تلفات حرارتی اصلی از طریق ساختارهای محصور - 60 تا 90 درصد از کل تلفات حرارتی انجام می شود.

در هر صورت ، محاسبه تلفات گرما باید برای تمام سازه های محصور کننده که در یک اتاق گرم وجود دارد ، انجام شود.

در این مورد ، اگر اختلاف دمای آنها با دمای اتاقهای مجاور از 3 درجه سانتیگراد تجاوز نکند ، لازم نیست که تلفات حرارتی را که از طریق ساختارهای داخلی انجام می شود ، در نظر بگیریم.

از دست دادن گرما از طریق ساختارهای محصور

تلفات حرارتی محل عمدتا به موارد زیر بستگی دارد:
1 تفاوت دما در خانه و خارج (تفاوت بیشتر ، تلفات بیشتر است) ،
2 ویژگی های محافظ حرارتی دیوارها ، پنجره ها ، درها ، پوشش ها ، کف (به اصطلاح ساختارهای محصور کننده اتاق).

سازه های شمشیربازی به طور کلی از نظر ساختار همگن نیستند. و معمولاً آنها از چندین لایه تشکیل شده اند. مثال: دیوار پوسته = گچ + پوسته پوسته + دکوراسیون بیرونی... این طرح همچنین می تواند شامل بسته باشد فضاهای هوایی(به عنوان مثال: حفره های داخل آجر یا بلوک). مواد فوق دارای ویژگی های حرارتی متفاوتی هستند. ویژگی اصلی چنین برای یک لایه ساختار ، مقاومت در برابر انتقال حرارت R است.

جایی که q مقدار گرمای از دست رفته است متر مربعسطح محصور (معمولاً بر حسب W / m2 اندازه گیری می شود)

ΔT تفاوت بین دمای داخل اتاق محاسبه شده و دمای بیرونهوا (دمای سردترین دوره پنج روزه ° C برای منطقه آب و هوایی که ساختمان محاسبه شده در آن قرار دارد).

اساساً دمای داخلی اتاق ها اندازه گیری می شود. دفاتر مسکونی 22 درجه سانتی گراد غیر مسکونی 18 оС. مناطق تصفیه آب 33 درجه سانتی گراد

وقتی نوبت به موضوع می رسد ساخت چند لایه، سپس مقاومت لایه های ساختار جمع می شود.

δ - ضخامت لایه ، متر ؛

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

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

بنابراین ، برای محاسبه تلفات حرارتی از طریق ساختارهای محصور ، به موارد زیر نیاز داریم:

1. مقاومت در برابر انتقال حرارت سازه ها (اگر ساختار چندلایه باشد لایه های Σ R)

2. تفاوت بین دمای اتاق محاسبه و بیرون (دمای سردترین دوره پنج روزه درجه سانتی گراد). ΔT

3. نرده منطقه F (دیوارها ، پنجره ها ، درها ، سقف ، کف جداگانه)

4. جهت گیری ساختمان نسبت به نقاط اصلی نیز مفید است.

فرمول محاسبه تلفات حرارتی توسط نرده به صورت زیر است:

Qlim = (ΔT / Rlim) * Flim * n * (1 + ∑b)

Qlim - از دست دادن حرارت از طریق ساختارهای محصور ، W

Rlim - مقاومت در برابر انتقال حرارت ، متر مربع ° C / W ؛ (اگر چندین لایه وجود دارد ، لایه های باریک)

Fogr - مساحت ساختار محصور ، متر ؛

n ضریب تماس ساختار محصور کننده با هوای خارج است.

تلفات حرارتی هر ساختار محصور جداگانه محاسبه می شود. مقدار از دست دادن گرما از طریق ساختارهای محصور کننده کل اتاق ، مجموع تلفات حرارتی در هر ساختار محصور کننده اتاق خواهد بود.

محاسبه اتلاف گرما از طریق کف

کف بدون عایق روی زمین

معمولاً از دست دادن گرمای کف در مقایسه با شاخص های مشابه دیگر پاکت های ساختمان (دیوارهای خارجی ، پنجره ها و درهای درب) به طور پیش فرض ناچیز است و در محاسبات سیستم های گرمایش به شکل ساده در نظر گرفته می شود. چنین محاسباتی بر اساس یک سیستم ساده حسابداری و تصحیح ضرایب مقاومت انتقال حرارت مختلف است مصالح ساختمانی.

اگر این نکته را در نظر بگیریم که مبنای نظری و روش برای محاسبه تلفات حرارتی طبقه همکف مدتها پیش توسعه یافته است (یعنی با حاشیه طراحی بزرگ) ، می توان با خیال راحت در مورد کاربرد عملی این رویکردهای تجربی در مدرن صحبت کرد. شرایط ضرایب هدایت حرارتی و انتقال حرارت مصالح مختلف ساختمان ، عایق و پوشش های کفشناخته شده و دیگران مشخصه های فیزیکیبرای محاسبه اتلاف گرما از طریق کف مورد نیاز نیست. با توجه به آنها ویژگی های مهندسی حرارتطبقه ها معمولاً از نظر ساختاری به دو طبقه عایق و غیر عایق تقسیم می شوند - کف روی زمین و چوب.

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

جایی که س- از دست دادن حرارت اصلی و اضافی ، W ؛

آ- مساحت کل ساختار محصور ، m2 ؛

تلویزیون , tн- دمای داخل اتاق و هوای خارج ، oС ؛

β - سهم تلفات حرارتی اضافی در کل ؛

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

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

توجه داشته باشید که در صورت همپوشانی کف یک لایه ، مقاومت در برابر انتقال حرارت Rо نسبت معکوس با ضریب انتقال حرارت مواد کف بدون عایق روی زمین دارد.

هنگام محاسبه تلفات گرما از طریق یک طبقه غیر عایق ، از یک روش ساده استفاده می شود ، که در آن مقدار (1+ β) n = 1. معمول است که از طریق طبقه بندی ناحیه انتقال حرارت ، از دست دادن حرارت از طریق کف ایجاد شود. این به دلیل ناهمگونی طبیعی زمینه های دمایی خاک زیر کف است.

تلفات حرارتی کف بدون عایق برای هر منطقه دو متری جداگانه تعیین می شود که شماره گذاری آن از دیوار بیرونی ساختمان شروع می شود. در مجموع ، مرسوم است که چهار نوار از این قبیل را با عرض 2 متر در نظر بگیریم ، با توجه به ثابت بودن دمای خاک در هر منطقه. منطقه چهارم شامل کل سطح کف بدون عایق در محدوده سه نوار اول است. مقاومت انتقال حرارت گرفته می شود: برای منطقه 1 R1 = 2.1 ؛ برای R2 دوم = 4.3 ؛ به ترتیب برای سوم و چهارم R3 = 8.6 ، R4 = 14.2 متر مربع * оС / В

عکس. 1. هنگام محاسبه تلفات حرارتی ، سطح سطح کف روی زمین و دیوارهای فرورفته مجاور آن را تعیین کنید

در مورد اتاقهای فرو رفته با پایه غیر روکش شده کف: مساحت منطقه اول در مجاورت سطح دیوار، دوبار در محاسبات محاسبه می شود. این کاملا قابل درک است ، زیرا تلفات حرارتی کف با تلفات حرارتی در سازه های محوطه عمودی مجاور ساختمان خلاصه می شود.

محاسبه تلفات حرارتی از طریق کف برای هر منطقه به طور جداگانه انجام می شود و نتایج بدست آمده جمع بندی شده و برای اثبات مهندسی حرارت پروژه ساختمان استفاده می شود. محاسبه مناطق دمایی دیوارهای بیرونی اتاقهای فرو رفته مطابق فرمولهای مشابه موارد فوق انجام می شود.

در محاسبه اتلاف حرارت از طریق یک کف عایق (و در صورتی که ساختار آن دارای لایه هایی از مواد با رسانایی حرارتی کمتر از 1.2 وات بر متر (درجه سانتی گراد)) باشد ، چنین در نظر گرفته می شود ، مقدار مقاومت انتقال حرارت یک کف بدون عایق روی زمین در هر مورد با مقاومت انتقال حرارت لایه عایق افزایش می یابد:

Ru.s = δs / λs,

جایی که δυ.س- ضخامت لایه عایق ، متر ؛ λw.s- هدایت حرارتی مواد لایه عایق ، W / (m ° C).

از دست دادن گرما از طریق کف واقع در زمین بر اساس مناطق بر اساس محاسبه می شود. برای این ، سطح کف به نوارهای 2 متر عرض به موازات دیوارهای خارجی تقسیم می شود. نزدیکترین نوار به دیوار بیرونی توسط منطقه اول ، دو نوار بعدی توسط ناحیه دوم و سوم و بقیه سطح کف توسط ناحیه چهارم تعیین شده است.

هنگام محاسبه تلفات حرارتی زیرزمینتجزیه به نوارها در مناطق در این مورداز سطح زمین در امتداد سطح قسمت زیرزمینی دیوارها و بیشتر در امتداد کف تولید می شود. در این حالت ، مقاومتهای مشروط به انتقال حرارت برای مناطق گرفته شده و محاسبه می شوند مانند یک کف عایق در حضور لایه های عایق ، که در این حالت لایه های ساختار دیوار هستند.

ضریب انتقال حرارت K ، W / (m 2 ∙ ° C) برای هر منطقه از کف عایق روی زمین با فرمول تعیین می شود:

مقاومت انتقال حرارت کف عایق روی زمین کجاست ، متر 2 ∙ ° C / W ، با فرمول محاسبه می شود:

= + Σ، (2.2)

مقاومت در برابر انتقال حرارت از طبقه غیر عایق منطقه i کجاست.

δ j ضخامت لایه j-th ساختار عایق است.

λ j - ضریب هدایت حرارتی موادی که لایه از آن تشکیل شده است.

برای همه مناطق طبقه غیر عایق ، داده هایی در مورد مقاومت در برابر انتقال حرارت وجود دارد که توسط موارد زیر گرفته می شود:

2.15 متر مربع ∙ ° С / W - برای اولین منطقه ؛

4.3 متر مربع ∙ ° 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 است. ساختار کف در شکل 1.2 ، ساختار دیوار در شکل 1.1 نشان داده شده است.

مثال محاسبه مهندسی حرارتطبقه های واقع شده روی زمین برای اتاق تهویه اتاق 002:

1. تقسیم بندی به مناطق در محفظه تهویه به طور معمول در شکل 2.3 نشان داده شده است.

شکل 2.3. تقسیم به مناطق محفظه تهویه

شکل نشان می دهد که منطقه دوم شامل قسمتی از دیوار و قسمتی از کف است. بنابراین ضریب مقاومت در برابر انتقال حرارت این ناحیه دوبار محاسبه می شود.

2. تعیین مقاومت در برابر انتقال حرارت کف عایق روی زمین ، 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 ∙ ° C / W ،

8,6 + = 11.79 متر مربع ∙ ° С / W ،

14,2 + = 17.39 متر مربع ∙ ° C / W