L'essence des calculs thermiques des locaux, situés à un degré ou à un autre dans le sol, revient à déterminer l'influence du « froid » atmosphérique sur leur régime thermique, ou plus précisément, dans quelle mesure un certain sol isole une pièce donnée de l'atmosphère. effets de la température. Parce que propriétés d'isolation thermique le sol dépend trop grand nombre facteurs, la technique dite des 4 zones a été adoptée. Elle repose sur l'hypothèse simple que plus la couche de sol est épaisse, plus ses propriétés d'isolation thermique sont élevées (l'influence de l'atmosphère est davantage réduite). La distance la plus courte (verticalement ou horizontalement) à l'atmosphère est divisée en 4 zones dont 3 ont une largeur (s'il s'agit d'un sol au sol) ou une profondeur (s'il s'agit de murs au sol) de 2 mètres, et le quatrième a ces caractéristiques égales à l'infini. Chacune des 4 zones se voit attribuer ses propres propriétés d'isolation thermique permanente selon le principe : plus la zone est éloignée (plus son numéro de série est élevé), moins l'influence de l'atmosphère est importante. En omettant l'approche formalisée, nous pouvons tirer une conclusion simple : plus un certain point de la pièce est éloigné de l'atmosphère (avec une multiplicité de 2 m), plus conditions favorables(du point de vue de l'influence de l'atmosphère) il sera localisé.

Ainsi, le décompte des zones conditionnelles commence le long du mur à partir du niveau du sol, à condition qu'il y ait des murs le long du sol. S'il n'y a pas de murs au sol, la première zone sera la bande de sol la plus proche du sol. mur extérieur. Ensuite, les zones 2 et 3 sont numérotées, chacune mesurant 2 mètres de large. La zone restante est la zone 4.

Il est important de considérer que la zone peut commencer au mur et se terminer au sol. Dans ce cas, vous devez être particulièrement prudent lors des calculs.

Si le sol n'est pas isolé, alors les valeurs de résistance au transfert thermique du sol non isolé par zone sont égales à :

zone 1 - R n.p. =2,1 m²*S/O

zone 2 - R n.p. =4,3 m²*S/O

zone 3 - R n.p. =8,6 m²*S/O

zone 4 - R n.p. =14,2 m²*S/O

Pour calculer la résistance au transfert de chaleur des sols isolés, vous pouvez utiliser la formule suivante :

— résistance au transfert thermique de chaque zone du plancher non isolé, m²*S/W ;

— épaisseur d'isolation, m ;

— coefficient de conductivité thermique de l'isolation, W/(m*C) ;

Auparavant, nous calculions les déperditions thermiques du sol au sol pour une maison de 6 m de large avec un niveau d'eau souterraine de 6 m et +3 degrés de profondeur.
Résultats et énoncé du problème ici -
Les pertes de chaleur ont également été prises en compte air de la rue et profondément dans la terre. Je vais maintenant séparer les mouches des côtelettes, c'est-à-dire que j'effectuerai le calcul uniquement dans le sol, hors transfert de chaleur vers l'air extérieur.

J'effectuerai les calculs pour l'option 1 à partir du calcul précédent (sans isolation). et les combinaisons de données suivantes
1. GWL 6m, +3 à GWL
2. GWL 6m, +6 à GWL
3. GWL 4m, +3 à GWL
4. GWL 10m, +3 à GWL.
5. GWL 20m, +3 à GWL.
Ainsi, nous clôturerons les questions liées à l'influence de la profondeur des eaux souterraines et à l'influence de la température sur les eaux souterraines.
Le calcul est, comme auparavant, stationnaire, ne prenant pas en compte les fluctuations saisonnières et ne prenant généralement pas en compte l'air extérieur.
Les conditions sont les mêmes. Le sol a Lyamda=1, les murs 310mm Lyamda=0,15, le sol 250mm Lyamda=1,2.

Les résultats, comme précédemment, sont deux images (isothermes et « IR ») et numériques - résistance au transfert de chaleur dans le sol.

Résultats numériques :
1. R=4,01
2. R=4,01 (Tout est normalisé pour la différence, il n'aurait pas dû en être autrement)
3. R=3,12
4. R=5,68
5. R=6,14

Concernant les tailles. Si nous les corrélons avec la profondeur du niveau de la nappe phréatique, nous obtenons le résultat suivant
4m. R/L=0,78
6m. R/L=0,67
10m. R/L=0,57
20m. R/L=0,31
R/L serait égal à l'unité (ou plutôt au coefficient inverse de conductivité thermique du sol) pendant l'infini grande maison, dans notre cas, les dimensions de la maison sont comparables à la profondeur à laquelle se produisent les pertes de chaleur et à ce que petite maison Par rapport à la profondeur, plus ce rapport devrait être petit.

La relation R/L résultante devrait dépendre du rapport entre la largeur de la maison et le niveau du sol (B/L), plus, comme déjà dit, pour B/L->infini R/L->1/Lamda.
Au total, il y a les points suivants pour une maison infiniment longue :
L/B | R*Lambda/L
0 | 1
0,67 | 0,78
1 | 0,67
1,67 | 0,57
3,33 | 0,31
Cette dépendance est bien approximée par une dépendance exponentielle (voir graphique dans les commentaires).
De plus, l’exposant peut être écrit plus simplement sans grande perte de précision, à savoir
R*Lambda/L=EXP(-L/(3B))
Cette formule aux mêmes points donne les résultats suivants :
0 | 1
0,67 | 0,80
1 | 0,72
1,67 | 0,58
3,33 | 0,33
Ceux. erreur dans les 10 %, c'est-à-dire très satisfaisant.

Ainsi, pour une maison infinie de n'importe quelle largeur et pour tout niveau d'eau souterraine dans la plage considérée, nous avons une formule pour calculer la résistance au transfert de chaleur dans le niveau de la nappe phréatique :
R=(L/Lamda)*EXP(-L/(3B))
ici L est la profondeur de la nappe phréatique, Lyamda est le coefficient de conductivité thermique du sol, B est la largeur de la maison.
La formule est applicable dans la plage L/3B de 1,5 à environ l'infini (GWL élevé).

Si nous utilisons la formule pour des niveaux d'eau souterraine plus profonds, la formule donne une erreur significative, par exemple, pour une profondeur de 50 m et une largeur de 6 m d'une maison, nous avons : R=(50/1)*exp(-50/18)=3,1 , ce qui est évidemment trop petit.

Bonne journée à tous !

Conclusions :
1. Une augmentation de la profondeur du niveau de la nappe phréatique n'entraîne pas une réduction correspondante des pertes de chaleur dans eaux souterraines, puisque tout est impliqué plus sol.
2. Dans le même temps, les systèmes avec un niveau d'eau souterraine de 20 m ou plus peuvent ne jamais atteindre le niveau stationnaire reçu dans le calcul pendant la « vie » de la maison.
3. R ​​​​dans le sol n'est pas si important, il est au niveau de 3-6, donc la perte de chaleur en profondeur dans le sol le long du sol est très importante. Ceci est cohérent avec le résultat obtenu précédemment concernant l'absence d'une réduction importante des pertes de chaleur lors de l'isolation du ruban ou de la zone aveugle.
4. Une formule est dérivée des résultats, utilisez-la pour votre santé (à vos risques et périls, bien sûr, sachez à l'avance que je ne suis en aucun cas responsable de la fiabilité de la formule et des autres résultats et de leur applicabilité dans pratique).
5. Cela découle d’une petite étude réalisée ci-dessous dans le commentaire. Les pertes de chaleur vers la rue réduisent les pertes de chaleur vers le sol. Ceux. Il est incorrect de considérer séparément les deux processus de transfert de chaleur. Et en augmentant la protection thermique de la rue, nous augmentons les pertes de chaleur dans le sol et il devient ainsi clair pourquoi l'effet obtenu plus tôt de l'isolation du contour de la maison n'est pas si significatif.

Pour calculer les pertes de chaleur à travers le sol et le plafond, les données suivantes seront nécessaires :

• dimensions de la maison 6 x 6 mètres.
• Les sols sont des planches bordées, à rainure et languette de 32 mm d'épaisseur, recouvertes de panneaux de particules de 0,01 m d'épaisseur, isolés avec un isolant en laine minérale de 0,05 m d'épaisseur. Il y a un espace souterrain sous la maison pour le stockage des légumes et des conserves. En hiver, la température moyenne dans le sous-sol atteint +8°C.
• Plafond - les plafonds sont constitués de panneaux de bois, les plafonds sont isolés côté grenier avec une isolation en laine minérale, épaisseur de couche 0,15 mètre, avec une couche imperméabilisante à la vapeur. Grenier non isolé.

Calcul de la perte de chaleur à travers le sol

Panneaux R =B/K=0,032 m/0,15 W/mK =0,21 m²x°C/W, où B est l'épaisseur du matériau, K est le coefficient de conductivité thermique.

Panneau de particules R =B/K=0,01m/0,15W/mK=0,07m²x°C/W

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

Valeur R totale du sol =0,21+0,07+1,28=1,56 m²x°C/W

Sachant que la température du sous-sol en hiver se situe constamment autour de +8°C, le dT nécessaire au calcul des déperditions thermiques est de 22-8 = 14 degrés. Nous disposons désormais de toutes les données pour calculer les pertes de chaleur à travers le sol :

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

Calcul de la perte de chaleur à travers le plafond

La surface du plafond est la même que celle du plafond du sol S = 36 m2

Lors du calcul de la résistance thermique du plafond, nous ne prenons pas en compte planches de bois, parce que ils n'ont pas connexion étroite entre eux et n’agissent pas comme un isolant thermique. C'est pourquoi résistance thermique plafond:

R plafond = R isolation = épaisseur d'isolation 0,15 m/conductivité thermique de l'isolation 0,039 W/mK=3,84 m²x°C/W

Nous calculons les pertes de chaleur à travers le plafond :

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

Méthodologie de calcul des déperditions thermiques dans les locaux et procédure de sa mise en œuvre (voir SP 50.13330.2012 Protection thermique bâtiments, point 5).

La maison perd de la chaleur à travers les structures d'enceinte (murs, plafonds, fenêtres, toit, fondations), la ventilation et les égouts. Les principales pertes de chaleur se produisent à travers les structures enveloppantes - 60 à 90 % de toutes les pertes de chaleur.

Dans tous les cas, les déperditions thermiques doivent être prises en compte pour toutes les structures enveloppantes présentes dans la pièce chauffée.

Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de prendre en compte les pertes de chaleur qui se produisent à travers les structures internes si la différence de température avec celle des pièces adjacentes ne dépasse pas 3 degrés Celsius.

Pertes de chaleur à travers les enveloppes des bâtiments

Les déperditions thermiques dans les locaux dépendent principalement :
1 Différences de température dans la maison et à l'extérieur (plus la différence est grande, plus les déperditions sont importantes),
2 Propriétés d'isolation thermique des murs, fenêtres, portes, revêtements, sols (les structures dites enveloppantes de la pièce).

Les structures enveloppantes ne sont généralement pas homogènes dans leur structure. Et ils sont généralement constitués de plusieurs couches. Exemple : mur coque = plâtre + coque + décoration extérieure. Cette conception peut également inclure des entrefers(exemple : cavités à l'intérieur de briques ou de blocs). Les matériaux ci-dessus ont des caractéristiques thermiques différentes les unes des autres. La principale caractéristique d’une couche structurelle est sa résistance au transfert thermique R.

Où q est la quantité de chaleur perdue mètre carré surface environnante (généralement mesurée en W/m²)

ΔT - la différence entre la température à l'intérieur de la pièce calculée et température extérieure air (température de la période de cinq jours la plus froide °C pour la région climatique dans laquelle se trouve le bâtiment en question).

Fondamentalement, la température interne des pièces est prise. Locaux d'habitation 22 oC. Non résidentiel 18 oC. Zones de traitement de l'eau 33 °C.

Quand il s'agit de construction multicouche, alors les résistances des couches de la structure s'additionnent.

δ - épaisseur de couche, m ;

λ est le coefficient de conductivité thermique calculé du matériau de la couche de construction, en tenant compte des conditions de fonctionnement des structures enveloppantes, W / (m2 oC).

Eh bien, nous avons trié les données de base nécessaires au calcul.

Ainsi, pour calculer les déperditions thermiques à travers les enveloppes des bâtiments, il faut :

1. Résistance au transfert thermique des structures (si la structure est multicouche, alors Σ R couches)

2. La différence entre la température dans la salle de calcul et celle à l’extérieur (température des cinq jours les plus froids °C). ΔT

3. Clôture des zones F (séparément murs, fenêtres, portes, plafond, sol)

4. L'orientation du bâtiment par rapport aux directions cardinales est également utile.

La formule de calcul des pertes de chaleur d'une clôture ressemble à ceci :

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

Qlim - perte de chaleur à travers les structures enveloppantes, W

Rogr – résistance au transfert de chaleur, m2°C/W ; (S'il y a plusieurs couches alors ∑ couches Rogr)

Fogr – superficie de la structure enveloppante, m ;

n est le coefficient de contact entre la structure enveloppante et l'air extérieur.

La perte de chaleur de chaque structure enveloppante est calculée séparément. La quantité de perte de chaleur à travers les structures enveloppantes de la pièce entière sera la somme des pertes de chaleur à travers chaque structure enveloppante de la pièce.

Calcul des pertes de chaleur à travers les sols

Plancher non isolé au sol

Habituellement, la perte de chaleur du sol par rapport à des indicateurs similaires d'autres enveloppes du bâtiment (murs extérieurs, ouvertures de fenêtres et de portes) est a priori supposée insignifiante et est prise en compte dans les calculs des systèmes de chauffage sous une forme simplifiée. La base de ces calculs est un système simplifié de coefficients de comptabilisation et de correction pour la résistance au transfert de chaleur de divers matériaux de construction.

Si l'on tient compte du fait que la justification théorique et la méthodologie de calcul des déperditions thermiques d'un rez-de-chaussée ont été développées il y a assez longtemps (c'est-à-dire avec une marge de conception importante), nous pouvons parler en toute sécurité de l'applicabilité pratique de ces approches empiriques dans conditions modernes. Conductivité thermique et coefficients de transfert de chaleur de divers matériaux de construction, matériaux d'isolation et revêtements de sol bien connu, et d'autres caractéristiques physiques Il n’est pas nécessaire de calculer les pertes de chaleur à travers le sol. Selon leur propre caractéristiques thermiques les sols sont généralement divisés en sols isolés et non isolés, structurellement - sols au sol et en rondins.

Le calcul des déperditions thermiques par un plancher non isolé au sol est basé sur la formule générale d'évaluation des déperditions thermiques par l'enveloppe du bâtiment :

Où Q– les pertes de chaleur principale et supplémentaire, W ;

UN– superficie totale de la structure enveloppante, m2 ;

tв , tн– température de l'air intérieur et extérieur, °C ;

β - la part des déperditions thermiques supplémentaires dans le total ;

n– facteur de correction dont la valeur est déterminée par l'emplacement de la structure enveloppante ;

Ro– résistance au transfert de chaleur, m2 °C/W.

A noter que dans le cas d'un revêtement de sol monocouche homogène, la résistance thermique Ro est inversement proportionnelle au coefficient de transfert thermique du matériau de sol non isolé au sol.

Lors du calcul des pertes de chaleur à travers un sol non isolé, une approche simplifiée est utilisée, dans laquelle la valeur (1+ β) n = 1. La perte de chaleur à travers le sol est généralement réalisée en zonant la zone de transfert de chaleur. Cela est dû à l'hétérogénéité naturelle des champs de température du sol sous le plafond.

Les déperditions thermiques d'un sol non isolé sont déterminées séparément pour chaque zone de deux mètres, dont la numérotation commence à partir du mur extérieur du bâtiment. Au total, quatre bandes de 2 m de large sont généralement prises en compte, en considérant que la température du sol dans chaque zone est constante. La quatrième zone comprend toute la surface du sol non isolé dans les limites des trois premières bandes. On suppose la résistance au transfert de chaleur : pour la 1ère zone R1=2,1 ; pour le 2ème R2=4,3 ; respectivement pour le troisième et le quatrième R3=8,6, R4=14,2 m2*оС/W.

Figure 1. Zonage de la surface du sol au sol et des murs encastrés adjacents lors du calcul des déperditions thermiques

Dans le cas de pièces en retrait avec un sol en terre battue : la surface de la première zone adjacente à surface du mur, est pris en compte deux fois dans les calculs. Cela est tout à fait compréhensible, puisque les déperditions thermiques du sol se résument aux déperditions thermiques dans les structures d'enceinte verticales adjacentes du bâtiment.

Le calcul des pertes de chaleur à travers le sol est effectué pour chaque zone séparément, et les résultats obtenus sont résumés et utilisés pour la justification thermique de la conception du bâtiment. Le calcul des zones de température des murs extérieurs des pièces encastrées est effectué à l'aide de formules similaires à celles données ci-dessus.

Dans les calculs de déperdition de chaleur à travers un plancher isolé (et il est considéré comme tel si sa conception contient des couches de matériau avec une conductivité thermique inférieure à 1,2 W/(m °C)), la valeur de la résistance au transfert thermique d'un plancher non isolé. le plancher isolé au sol augmente dans chaque cas de la résistance au transfert thermique de la couche isolante :

Rу.с = δу.с / λу.с,

Où δу.с– épaisseur de la couche isolante, m ; λу.с– conductivité thermique du matériau de la couche isolante, W/(m °C).

Les déperditions thermiques par un plancher situé au sol sont calculées par zone selon. Pour ce faire, la surface du sol est divisée en bandes de 2 m de large, parallèles aux murs extérieurs. La bande la plus proche du mur extérieur est désignée comme la première zone, les deux bandes suivantes sont les deuxième et troisième zones et le reste de la surface du sol est la quatrième zone.

Lors du calcul des pertes de chaleur sous-sols répartition en zones dans dans ce cas Elle est réalisée à partir du niveau du sol le long de la surface de la partie souterraine des murs et plus loin le long du sol. Les résistances conditionnelles au transfert de chaleur pour les zones dans ce cas sont acceptées et calculées de la même manière que pour un sol isolé en présence de couches isolantes, qui sont dans ce cas des couches de la structure du mur.

Le coefficient de transfert thermique K, W/(m 2 ∙°C) pour chaque zone du plancher isolé au sol est déterminé par la formule :

où est la résistance au transfert thermique d'un plancher isolé au sol, m 2 ∙°C/W, calculée par la formule :

= + Σ , (2.2)

où est la résistance au transfert de chaleur du sol non isolé de la ième zone ;

δ j – épaisseur de la j-ième couche de la structure isolante ;

λ j est le coefficient de conductivité thermique du matériau constituant la couche.

Pour toutes les zones de sols non isolés, il existe des données sur la résistance au transfert de chaleur, qui sont acceptées selon :

2,15 m 2 ∙°С/W – pour la première zone ;

4,3 m 2 ∙°С/W – pour la deuxième zone ;

8,6 m 2 ∙°С/W – pour la troisième zone ;

14,2 m 2 ∙°С/W – pour la quatrième zone.

Dans ce projet, les sols au sol comportent 4 couches. La structure du sol est représentée sur la figure 1.2, la structure des murs est représentée sur la figure 1.1.

Exemple calcul thermotechniqueétages situés au rez-de-chaussée pour la chambre de ventilation du local 002 :

1. La division en zones dans la chambre de ventilation est classiquement présentée sur la figure 2.3.

Graphique 2.3. Division de la chambre de ventilation en zones

La figure montre que la deuxième zone comprend une partie du mur et une partie du sol. Par conséquent, le coefficient de résistance au transfert thermique de cette zone est calculé deux fois.

2. Déterminons la résistance au transfert thermique d'un plancher isolé au sol, , 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.