L'essence des calculs thermiques de locaux, à des degrés divers, situés dans le sol, se réduit à déterminer l'influence du "froid" atmosphérique sur leur régime thermique, ou plutôt, dans quelle mesure un certain sol isole une pièce donnée des effets de la température atmosphérique . Parce que propriétés d'isolation thermique le sol dépend aussi un grand nombre facteurs, la technique dite des 4 zones a été adoptée. Il est basé sur l'hypothèse simple que plus la couche de sol est épaisse, plus ses propriétés d'isolation thermique sont élevées (dans une plus grande mesure, l'effet de l'atmosphère est réduit). La distance la plus courte (verticalement ou horizontalement) à l'atmosphère est divisée en 4 zones dont 3 ont une largeur (si c'est un sol au ras du sol) ou une profondeur (si ce sont des 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 permanentes selon le principe - plus la zone est éloignée (plus son numéro de série est grand), moins l'influence de l'atmosphère est grande. En omettant l'approche formalisée, nous pouvons conclure simplement que plus un point dans 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 de Mur extérieur... De plus, les zones 2 et 3 sont numérotées de 2 mètres de large. La zone restante est la zone 4.

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

Si le sol n'est pas isolé, alors les valeurs des résistances de transfert thermique du sol non isolé par zones sont :

zone 1 - R n.p. = 2,1 m2 * C / W

zone 2 - R n.p. = 4.3 m2 * C/W

zone 3 - R n.p. = 8,6 m2 * C / W

zone 4 - R n.p. = 14,2 m2 * C/W

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

- résistance au transfert de chaleur de chaque zone du sol non isolé, m2 * C / W;

- épaisseur d'isolation, m;

- coefficient de conductivité thermique de l'isolant, W / (m * C);

Auparavant, nous avons calculé la perte de chaleur du sol sur le 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 -
La perte de chaleur a également été prise en compte air de rue et profondément dans la terre. Maintenant, je vais séparer les mouches des côtelettes, c'est-à-dire que je vais effectuer le calcul purement dans le sol, en excluant le transfert de chaleur vers l'air extérieur.

Je vais effectuer les calculs pour l'option 1 à partir du calcul précédent (sans isolation). et les combinaisons de données suivantes
1.GLV 6m, +3 sur GWL
2.GLV 6m, +6 sur GWL
3. GWL 4m, +3 sur GWL
4. GWL 10m, +3 sur GWL.
5. GWL 20m, +3 sur GWL.
Ainsi, nous clôturerons les questions liées à l'influence de la profondeur du niveau de la nappe phréatique et à l'effet de la température sur le niveau de la nappe phréatique.
Le calcul, comme précédemment, est stationnaire, ne prend pas en compte les fluctuations saisonnières et ne prend pas du tout en compte l'air extérieur
Les conditions sont les mêmes. Le sol a Lambda = 1, murs 310 mm Lambda = 0,15, sol 250 mm Lambda = 1,2.

Les résultats, comme précédemment, sont deux images chacune (isothermes et "IK"), et numériques - la résistance au transfert de chaleur vers le sol.

Résultats numériques :
1.R = 4.01
2.R = 4.01 (Tout est normalisé pour la différence, sinon cela n'aurait pas dû l'être)
3.R = 3.12
4.R = 5.68
5.R = 6.14

A propos des valeurs. Si nous les corrélons avec la profondeur GWL, nous obtenons ce qui suit
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 un (ou plutôt, le coefficient inverse de conductivité thermique du sol) pour infiniment grande maison, dans notre cas, les dimensions de la maison sont comparables à la profondeur à laquelle les déperditions de chaleur sont effectuées et à ce que petite maison par rapport à la profondeur, plus ce rapport doit être faible.

La dépendance R / L résultante devrait dépendre du rapport entre la largeur de la maison et le GWL (B / L), plus, comme déjà mentionné, pour B / L-> infini R / L-> 1 / Lambda.
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 approchée par l'exponentielle (voir le graphique dans le commentaire).
De plus, l'exposant peut être écrit d'une manière plus simple sans beaucoup de 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
Celles. erreur dans les 10%, c'est-à-dire Très satisfaisant.

Par conséquent, pour une maison infinie de toute largeur et pour tout GWL dans la plage considérée, nous avons une formule pour calculer la résistance au transfert de chaleur en GWL :
R = (L / Lambda) * EXP (-L / (3B))
ici L est la profondeur du niveau de la nappe phréatique, Lambda est la 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 les niveaux d'eau souterraine plus profonds, alors la formule donne une erreur significative, par exemple, pour 50 m de profondeur et 6 m de largeur de la maison, nous avons : R = (50/1) * exp (-50/18) = 3.1, ce qui est évidemment trop petit.

passez une bonne journée tout le monde!

Conclusion :
1. Une augmentation de la profondeur de la GWW ne conduit pas à une diminution correspondante de la perte de chaleur dans eaux souterraines puisque tout est impliqué grande quantité sol.
2. Dans le même temps, les systèmes avec une GWL de type 20m et plus ne pourront jamais aller à l'hôpital reçu dans le calcul pendant la "vie" de la maison.
3. R ​​dans le sol n'est pas si grand, il est au niveau de 3-6, donc la perte de chaleur profondément 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 d'un ruban ou d'une zone aveugle.
4. Une formule a été dérivée des résultats, utilisez-la pour la santé (à vos risques et périls, naturellement, je vous demande de savoir à l'avance que je ne suis pas responsable de la fiabilité de la formule et des autres résultats et de leur applicabilité dans s'entraîner).
5. Fait suite à une petite recherche effectuée ci-dessous dans le commentaire. Les pertes de chaleur à l'extérieur réduisent les pertes de chaleur au sol. Celles. Il est incorrect de considérer les deux processus de transfert de chaleur séparément. Et en augmentant la protection contre la chaleur de la rue, nous augmentons les pertes de chaleur vers le sol et ainsi il devient clair pourquoi l'effet de réchauffement du contour de la maison obtenu précédemment n'est pas si important.

Pour calculer la perte de chaleur par le sol et le plafond, vous avez besoin des données suivantes :

• les dimensions de la maison sont de 6 x 6 mètres.
• Les sols sont en planches bordées, rainurées d'une épaisseur de 32 mm, gainées d'aggloméré de 0,01 m d'épaisseur, isolées avec une isolation en laine minérale de 0,05 m d'épaisseur.Sous la maison il y a un sous-sol pour stocker et conserver les légumes. En hiver, la température dans le sous-sol est de + 8°C en moyenne.
• Plafond - les plafonds sont constitués de panneaux de bois, les plafonds sont isolés du côté du grenier avec une couche d'isolation en laine minérale d'une épaisseur de 0,15 mètre, avec une couche d'étanchéité à la vapeur. Grenier non isolé.

Calcul des pertes de chaleur par le sol

R planches = 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.

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

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

La valeur totale de R étage = 0,21 + 0,07 + 1,28 = 1,56 m2x ° C / W

Considérant que dans le sous-sol la température en hiver est constamment maintenue à environ + 8 ° C, le dT requis pour calculer la perte de chaleur est égal à 22-8 = 14 degrés. Nous avons maintenant toutes les données pour calculer les pertes de chaleur à travers le sol :

Étage Q = SхdT / R = 36 m2х14 degrés / 1,56 m2х ° С / W = 323,07 Wh (0,32 kWh)

Calcul des pertes de chaleur par le plafond

La surface du plafond est la même que le plafond du sol S = 36 m 2

Lors du calcul de la résistance thermique du plafond, nous ne prenons pas en compte des planches de bois puisque ils n'ont pas connexion étroite entre eux et ne jouent pas le rôle d'isolant thermique. C'est pourquoi résistance thermique plafond:

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

On calcule la perte de chaleur à travers le plafond :

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

La méthode de calcul de la déperdition thermique des locaux et la procédure pour sa mise en œuvre (voir SP 50.13330.2012 Protection thermique bâtiments, paragraphe 5).

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

Dans tous les cas, une comptabilisation des déperditions thermiques doit être effectuée pour toutes les structures de type enceinte présentes dans la pièce chauffée.

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

Perte de chaleur par les structures enveloppantes

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

Les clôtures ne sont généralement pas homogènes dans leur structure. Et généralement, ils se composent de plusieurs couches. Exemple : mur coque = plâtre + coque coque + décoration extérieure... Cette structure peut également comprendre des espaces aériens(exemple : cavités à l'intérieur de briques ou de blocs). Les matériaux ci-dessus ont des caractéristiques thermiques différentes les uns des autres. La principale caractéristique d'une couche de structure est sa résistance au transfert de chaleur R.

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

ΔT est 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 calculé).

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

Quand cela vient à construction multicouche, puis les résistances des couches de la structure s'additionnent.

— épaisseur de couche, m;

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

Eh bien, nous avons trié les données de base requises pour le calcul.

Ainsi, pour calculer les déperditions thermiques à travers les structures enveloppantes, il faut :

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

2. La différence entre la température dans la salle de calcul et à l'extérieur (température de la période de cinq jours la plus froide ° C.). T

3. Zone de clôture F (Murs séparés, fenêtres, portes, plafond, sol)

4. L'orientation du bâtiment par rapport aux points cardinaux est également utile.

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

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

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

Rlim - résistance au transfert de chaleur, m² ° C / W; (S'il y a plusieurs calques alors Rlim calques)

Fogr - superficie de la structure d'enceinte, m;

n est le coefficient de contact de la structure d'enceinte avec l'air extérieur.

Les pertes de chaleur de chaque structure enveloppante sont comptées séparément. La quantité de perte de chaleur à travers les structures d'enceinte de la pièce entière sera la somme des pertes de chaleur à travers chaque structure d'enceinte de la pièce

Calcul des pertes de chaleur par les planchers

Plancher non isolé au sol

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

Considérant que la justification théorique et la méthodologie de calcul de la perte de chaleur d'un rez-de-chaussée ont été développées il y a assez longtemps (c'est-à-dire avec une grande marge de conception), nous pouvons parler en toute sécurité de l'applicabilité pratique de ces approches empiriques dans les conditions modernes. Coefficients de conductivité thermique et de transfert de chaleur de divers matériaux de construction, isolation et revêtements de sol bien connu et d'autres caractéristiques physiques pour le calcul des pertes de chaleur par le sol n'est pas nécessaire. Selon eux caractéristiques du génie thermique les sols sont généralement divisés en sols isolés et non isolés, structurellement - au sol et en rondins.

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

où Q- perte de chaleur principale et supplémentaire, W;

UNE- superficie totale de la structure d'enceinte, m2 ;

la télé , tn- température à l'intérieur de la pièce et air extérieur, оС;

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

m- facteur de correction dont la valeur est déterminée par l'emplacement de la structure enveloppante ;

Ro- résistance au transfert de chaleur, m2 ° С / W.

A noter que dans le cas d'un chevauchement de plancher monocouche homogène, la résistance thermique R® est inversement proportionnelle au coefficient de transfert thermique du matériau de plancher 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. Il est habituel de produire des pertes de chaleur à travers le sol en zonant la zone de transfert de chaleur. Ceci est dû à l'hétérogénéité naturelle des champs de température du sol sous le plancher.

La perte de chaleur du sol non isolé est déterminée séparément pour chaque zone de deux mètres, dont la numérotation commence à partir du mur extérieur du bâtiment. Au total, il est d'usage de prendre en compte quatre de ces bandes d'une largeur de 2 m, en considérant la température du sol dans chaque zone comme constante. La quatrième zone comprend toute la surface du plancher non isolé à l'intérieur des limites des trois premières bandes. La résistance de transfert thermique est prise : pour la 1ère zone R1 = 2,1 ; pour le 2e R2 = 4,3 ; respectivement pour le troisième et le quatrième R3 = 8,6, R4 = 14,2 m2 * оС / W.

Fig. 1. Zonage de la surface du sol au sol et des murs en retrait adjacents lors du calcul des pertes de chaleur

Dans le cas de pièces en retrait avec une base de plancher non pavée : la superficie de la première zone adjacente à surface du mur, est compté deux fois dans les calculs. Ceci est tout à fait compréhensible, car les pertes de chaleur du sol se résument aux pertes de chaleur dans les structures d'enceinte verticales adjacentes du bâtiment.

Le calcul des pertes de chaleur par le sol est effectué pour chaque zone séparément, et les résultats obtenus sont résumés et utilisés pour la justification thermique du projet de construction. Le calcul des zones de température des murs extérieurs des pièces en retrait est effectué selon des 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 structure contient des couches de matériau ayant une conductivité thermique inférieure à 1,2 W/(m°C)), la valeur de la résistance de transfert thermique d'un le sol non isolé au sol augmente dans chaque cas par la résistance au transfert de chaleur de la couche isolante :

Ru.s = s / s,

où .с- épaisseur de la couche isolante, m ; w.s- conductivité thermique du matériau de la couche isolante, W/(m°C).

Les pertes de chaleur par le plancher situé au sol sont calculées par zones selon. Pour cela, 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 par la première zone, les deux bandes suivantes par les deuxième et troisième zones, et le reste de la surface du sol par la quatrième zone.

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

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

où est la résistance au transfert thermique du sol isolé au sol, m 2 ∙ ° С / W, calculée par la formule :

= + , (2.2)

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

δ j est l'épaisseur de la j-ième couche de la structure isolante ;

λ j - coefficient de conductivité thermique du matériau dont la couche est composée.

Pour toutes les zones du sol non isolé, il existe des données sur la résistance au transfert de chaleur, qui sont prises par :

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

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

8,6 m 2 ° / W - pour la troisième zone;

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

Dans ce projet, les planchers au sol ont 4 couches. La structure du plancher est illustrée à la figure 1.2, la structure du mur est illustrée à la figure 1.1.

Exemple calcul d'ingénierie thermiqueétages situés au rez-de-chaussée pour la chambre 002 chambre de ventilation :

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

Graphique 2.3. Division en zones de la chambre de ventilation

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 de chaleur de cette zone est calculé deux fois.

2. Déterminer la résistance au transfert de chaleur du sol isolé au sol, m 2 ∙ ° С / W :

2,15 + = 4,04 m 2 ° / W,

4,3 + = 7,1 m 2 ° / W,

4,3 + = 7,49 m 2 ° / W,

8,6 + = 11,79 m 2 ° / W,

14,2 + = 17,39 m 2 ° / W.