Bit toplinskog proračuna prostorija, u određenoj mjeri smještenih u tlu, svodi se na utvrđivanje utjecaja atmosferske "hladnoće" na njihov toplinski režim, točnije, u kojoj mjeri određeno tlo izolira određenu prostoriju od atmosferskih utjecaja. temperaturni učinci. Jer svojstva toplinske izolacije tlo ovisi previše veliki broj faktora, usvojena je takozvana tehnika 4 zone. Temelji se na jednostavnoj pretpostavci da što je sloj tla deblji, to su njegova toplinska izolacijska svojstva veća (utjecaj atmosfere se u većoj mjeri smanjuje). Najkraća udaljenost (vertikalno ili horizontalno) do atmosfere podijeljena je u 4 zone, od kojih 3 imaju širinu (ako je pod na tlu) ili dubinu (ako su zidovi na tlu) od 2 metra, a četvrti ima te karakteristike jednake beskonačnosti. Svakoj od 4 zone dodjeljuju se svoja trajna toplinsko-izolacijska svojstva po principu - što je zona udaljenija (što joj je veći redni broj), utjecaj atmosfere je manji. Izostavljajući formalizirani pristup, možemo izvući jednostavan zaključak da što je određena točka u prostoriji dalje od atmosfere (s višestrukošću od 2 m), to je više povoljni uvjeti(s gledišta utjecaja atmosfere) nalazit će se.

Dakle, brojanje uvjetnih zona počinje duž zida od razine tla, pod uvjetom da postoje zidovi duž tla. Ako nema temeljnih zidova, tada će prva zona biti najbliža podna traka vanjski zid. Zatim su numerirane zone 2 i 3, svaka široka 2 metra. Preostala zona je zona 4.

Važno je uzeti u obzir da zona može započeti na zidu i završiti na podu. U ovom slučaju morate biti posebno oprezni pri izračunima.

Ako pod nije izoliran, tada su vrijednosti otpora prijenosu topline neizoliranog poda po zonama jednake:

zona 1 - R n.p. =2,1 sq.m*S/W

zona 2 - R n.p. =4,3 sq.m*S/W

zona 3 - R n.p. =8,6 sq.m*S/W

zona 4 - R n.p. =14,2 sq.m*S/W

Za izračun otpora prijenosa topline za izolirane podove, možete koristiti sljedeću formulu:

— otpor prijenosa topline svake zone neizoliranog poda, sq.m*S/W;

— debljina izolacije, m;

— koeficijent toplinske vodljivosti izolacije, W/(m*C);

Prethodno smo izračunali gubitak topline poda uz tlo za kuću širine 6 m s razinom podzemne vode od 6 m i dubinom od +3 stupnja.
Rezultati i opis problema ovdje -
Gubitak topline također je uzet u obzir ulični zrak i duboko u zemlju. Sada ću odvojiti muhe od kotleta, naime, izvršit ću izračun čisto u zemlju, isključujući prijenos topline na vanjski zrak.

Provest ću izračune za opciju 1 iz prethodnog proračuna (bez izolacije). i sljedeće kombinacije podataka
1. GWL 6m, +3 na GWL
2. GWL 6m, +6 na GWL
3. GWL 4m, +3 na GWL
4. GWL 10m, +3 na GWL.
5. GWL 20m, +3 na GWL.
Time ćemo zatvoriti pitanja vezana uz utjecaj dubine podzemne vode i utjecaj temperature na podzemnu vodu.
Izračun je, kao i prije, stacionaran, ne uzimajući u obzir sezonske fluktuacije i općenito ne uzimajući u obzir vanjski zrak
Uvjeti su isti. Tlo ima Lyamda=1, zidovi 310mm Lyamda=0,15, pod 250mm Lyamda=1,2.

Rezultati su, kao i do sada, dvije slike (izoterme i “IR”), te numerički - otpor prijenosu topline u tlo.

Numerički rezultati:
1. R=4,01
2. R=4,01 (Sve je normalizirano za razliku, drugačije nije trebalo biti)
3. R=3,12
4. R=5,68
5. R=6,14

Što se tiče veličina. Ako ih povežemo s dubinom razine podzemne vode, dobivamo sljedeće
4m. R/L=0,78
6m. R/L=0,67
10m. R/L=0,57
20m. R/L=0,31
R/L bi bio jednak jedinici (ili radije obrnutom koeficijentu toplinske vodljivosti tla) za beskonačno velika kuća, u našem slučaju dimenzije kuće su usporedive s dubinom do koje dolazi do gubitka topline i što manja kuća U usporedbi s dubinom, taj bi omjer trebao biti manji.

Rezultirajući odnos R/L trebao bi ovisiti o omjeru širine kuće prema razini tla (B/L), plus, kao što je već rečeno, za B/L->beskonačno R/L->1/Lamda.
Ukupno postoje sljedeće točke za beskonačno dugu kuću:
L/B | R*Lambda/L
0 | 1
0,67 | 0,78
1 | 0,67
1,67 | 0,57
3,33 | 0,31
Ova ovisnost je dobro aproksimirana eksponencijalnom (vidi grafikon u komentarima).
Štoviše, eksponent se može napisati jednostavnije bez puno gubitka točnosti, naime
R*Lambda/L=EXP(-L/(3B))
Ova formula u istim točkama daje sljedeće rezultate:
0 | 1
0,67 | 0,80
1 | 0,72
1,67 | 0,58
3,33 | 0,33
Oni. greška unutar 10%, tj. vrlo zadovoljavajuće.

Dakle, za beskonačnu kuću bilo koje širine i za bilo koju razinu podzemne vode u razmatranom rasponu, imamo formulu za izračunavanje otpora prijenosu topline u razini podzemne vode:
R=(L/Lamda)*EXP(-L/(3B))
ovdje je L dubina razine podzemne vode, Lyamda je koeficijent toplinske vodljivosti tla, B je širina kuće.
Formula je primjenjiva u rasponu L/3B od 1,5 do približno beskonačnosti (visoki GWL).

Ako koristimo formulu za dublje razine podzemne vode, formula daje značajnu pogrešku, na primjer, za 50 m dubine i 6 m širine kuće imamo: R=(50/1)*exp(-50/18)=3.1 , što je očito premalo.

Ugodan dan svima!

Zaključci:
1. Povećanje dubine razine podzemne vode ne dovodi do odgovarajućeg smanjenja gubitka topline u podzemne vode, budući da je sve uključeno velika količina tlo.
2. U isto vrijeme, sustavi s razinom podzemne vode od 20 m ili više možda nikada neće dosegnuti stacionarnu razinu primljenu u proračunu tijekom "života" kuće.
3. R ​​​​u tlo nije tako velik, na razini je 3-6, tako da je gubitak topline duboko u podu duž tla vrlo značajan. To je u skladu s prethodno dobivenim rezultatom o izostanku velikog smanjenja gubitka topline prilikom izolacije trake ili slijepog područja.
4. Formula je izvedena iz rezultata, koristite je za svoje zdravlje (naravno, na vlastitu odgovornost i rizik, unaprijed znajte da ni na koji način nisam odgovoran za pouzdanost formule i drugih rezultata i njihovu primjenjivost u praksa).
5. To proizlazi iz male studije provedene u nastavku u komentaru. Gubitak topline na ulicu smanjuje gubitak topline na tlo. Oni. Netočno je dva procesa prijenosa topline razmatrati odvojeno. A povećanjem toplinske zaštite s ulice povećavamo gubitak topline u tlo i time postaje jasno zašto učinak izolacije ranije dobivenog obrisa kuće nije tako značajan.

Za izračun gubitka topline kroz pod i strop bit će potrebni sljedeći podaci:

• dimenzija kuće 6 x 6 metara.
• Podovi su obrubljene daske, pero-utor debljine 32 mm, obložene iveralom debljine 0,01 m, izolirane izolacijom od mineralne vune debljine 0,05 m. Ispod kuće je podzemni prostor za skladištenje povrća i konzerviranje. Zimi je prosječna temperatura u podzemlju +8°C.
• Strop - stropovi su izrađeni od drvenih ploča, stropovi su sa tavanske strane izolirani izolacijom od mineralne vune debljine sloja 0,15 metara, paro-hidroizolacijskim slojem. Tavanski prostor neizoliran.

Proračun gubitka topline kroz pod

R ploče =B/K=0,032 m/0,15 W/mK =0,21 m²x°C/W, gdje je B debljina materijala, K je koeficijent toplinske vodljivosti.

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

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

Ukupna vrijednost R poda =0,21+0,07+1,28=1,56 m²x°C/W

S obzirom da je podzemna temperatura zimi konstantno oko +8°C, dT potreban za izračun toplinskih gubitaka je 22-8 = 14 stupnjeva. Sada imamo sve podatke za izračun gubitka topline kroz pod:

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

Proračun gubitka topline kroz strop

Površina stropa je jednaka površini poda S strop = 36 m2

Pri izračunu toplinskog otpora stropa ne uzimamo u obzir drvene ploče, jer oni nemaju čvrsta veza međusobno i ne djeluju kao toplinski izolator. Zato toplinski otpor strop:

R strop = R izolacija = debljina izolacije 0,15 m/toplinska vodljivost izolacije 0,039 W/mK=3,84 m²x°C/W

Izračunavamo gubitak topline kroz strop:

Strop Q =ShdT/R=36 m²h52 stupnjeva/3,84 m²h°S/W=487,5 Wh (0,49 kWh)

Metodologija za izračun gubitka topline u prostorijama i postupak njezine provedbe (vidi SP 50.13330.2012 Toplinska zaštita građevine, točka 5).

Kuća gubi toplinu kroz ogradne konstrukcije (zidove, stropove, prozore, krov, temelje), ventilaciju i kanalizaciju. Glavni gubici topline nastaju kroz ogradne konstrukcije - 60–90% svih gubitaka topline.

U svakom slučaju, gubitak topline mora se uzeti u obzir za sve ograde koje se nalaze u grijanoj prostoriji.

U ovom slučaju nije potrebno uzimati u obzir gubitke topline koji nastaju kroz unutarnje strukture ako razlika u njihovoj temperaturi s temperaturom u susjednim prostorijama ne prelazi 3 stupnja Celzijusa.

Gubitak topline kroz ovojnice zgrade

Toplinski gubici u prostorijama uglavnom ovise o:
1 Temperaturne razlike u kući i vani (što je veća razlika, veći su gubici),
2 Toplinska izolacijska svojstva zidova, prozora, vrata, obloga, podova (tzv. ograđujućih konstrukcija prostorije).

Ogradne konstrukcije općenito nisu homogene strukture. I obično se sastoje od nekoliko slojeva. Primjer: školjkasti zid = žbuka + školjka + vanjsko uređenje. Ovaj dizajn također može uključivati ​​zatvorene zračni raspori(primjer: šupljine unutar cigli ili blokova). Gore navedeni materijali imaju toplinske karakteristike koje se međusobno razlikuju. Glavna karakteristika strukturnog sloja je njegov otpor prijenosu topline R.

Gdje je q količina topline koja se gubi četvorni metar ogradna površina (obično se mjeri u W/m2)

ΔT - razlika između temperature unutar izračunate prostorije i vanjska temperatura zraka (temperatura najhladnijeg petodnevnog razdoblja °C za klimatsko područje u kojem se nalazi proračunska zgrada).

Uglavnom se uzima unutarnja temperatura u sobama. Stambene prostorije 22 oC. Nestambeno 18 oC. Područja za obradu vode 33 °C.

Kada je u pitanju višeslojna konstrukcija, tada se zbrajaju otpori slojeva konstrukcije.

δ - debljina sloja, m;

λ je izračunati koeficijent toplinske vodljivosti materijala konstrukcijskog sloja, uzimajući u obzir radne uvjete zatvorenih konstrukcija, W / (m2 oC).

Pa, izdvojili smo osnovne podatke potrebne za izračun.

Dakle, da bismo izračunali gubitke topline kroz ovojnice zgrade, potrebno nam je:

1. Otpor konstrukcije na prolazak topline (ako je konstrukcija višeslojna onda Σ R slojeva)

2. Razlika između temperature u prostoriji za proračun i vanjske (temperatura najhladnijeg petodnevnog razdoblja °C). ΔT

3. Ograđene površine F (odvojeno zidovi, prozori, vrata, strop, pod)

4. Orijentacija zgrade u odnosu na kardinalne pravce također je korisna.

Formula za izračun gubitka topline ogradom izgleda ovako:

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

Qlim - gubitak topline kroz ogradne konstrukcije, W

Rogr – otpor prolazu topline, m2°C/W; (Ako postoji nekoliko slojeva onda ∑ Rogr slojevi)

Fogr - površina ograđene konstrukcije, m;

n je koeficijent kontakta između ogradne konstrukcije i vanjskog zraka.

Gubitak topline svake zatvorene strukture izračunava se zasebno. Količina gubitka topline kroz ogradne konstrukcije cijele prostorije bit će zbroj toplinskih gubitaka kroz svaku ogradnu strukturu prostorije

Proračun gubitaka topline kroz podove

Neizolirani pod u prizemlju

Obično se gubitak topline poda u usporedbi sa sličnim pokazateljima drugih ovojnica zgrade (vanjski zidovi, otvori za prozore i vrata) a priori smatra beznačajnim i uzima se u obzir u proračunima sustava grijanja u pojednostavljenom obliku. Osnova za takve izračune je pojednostavljeni sustav obračuna i korekcijskih koeficijenata za otpor prijenosa topline različitih Građevinski materijal.

Ako uzmemo u obzir da je teoretsko opravdanje i metodologija za izračun toplinskih gubitaka prizemlja razvijena dosta davno (tj. s velikom proračunskom rezervom), možemo sa sigurnošću govoriti o praktičnoj primjenjivosti ovih empirijskih pristupa u modernim uvjetima. Toplinska vodljivost i koeficijenti prolaza topline raznih građevinskih materijala, izolacijskih materijala i podne obloge dobro poznati i drugi fizičke karakteristike Nije potrebno izračunati gubitak topline kroz pod. Prema vlastitom toplinske karakteristike podovi se obično dijele na izolirane i neizolirane, strukturno - podove na tlu i trupce.

Izračun gubitka topline kroz neizolirani pod na tlu temelji se na općoj formuli za procjenu gubitka topline kroz ovojnicu zgrade:

Gdje Q– glavni i dodatni toplinski gubici, W;

A– ukupna površina ograđene konstrukcije, m2;

tv , tn– temperatura unutarnjeg i vanjskog zraka, °C;

β - udio dodatnih toplinskih gubitaka u ukupnim;

n– faktor korekcije, čija je vrijednost određena položajem ogradne konstrukcije;

Ro– otpor prolazu topline, m2 °C/W.

Imajte na umu da je u slučaju homogene jednoslojne podne obloge otpor prijenosa topline Ro obrnuto proporcionalan koeficijentu prijenosa topline neizoliranog poda na tlu.

Pri proračunu gubitka topline kroz neizolirani pod koristi se pojednostavljeni pristup, u kojem je vrijednost (1+ β) n = 1. Gubitak topline kroz pod obično se provodi zoniranjem područja prijenosa topline. To je zbog prirodne heterogenosti temperaturnih polja tla ispod stropa.

Gubitak topline s neizoliranog poda određuje se zasebno za svaku dvometarsku zonu, čije numeriranje počinje od vanjskog zida zgrade. Obično se uzimaju u obzir ukupno četiri takve trake širine 2 m, s obzirom da je temperatura tla u svakoj zoni konstantna. Četvrta zona uključuje cijelu površinu neizoliranog poda unutar granica prve tri trake. Pretpostavlja se otpor prijelaza topline: za 1. zonu R1=2,1; za 2. R2=4,3; redom za treći i četvrti R3=8,6, R4=14,2 m2*oS/W.

Sl. 1. Zoniranje podne površine na tlo i susjedne udubljene zidove pri proračunu gubitka topline

U slučaju udubljenih prostorija s zemljanim temeljnim podom: područje prve zone uz površina zida, uzima se u obzir dva puta u izračunima. To je sasvim razumljivo, budući da se gubitak topline poda zbraja s gubitkom topline u susjednim okomitim ogradnim konstrukcijama zgrade.

Proračun toplinskih gubitaka kroz pod provodi se za svaku zonu posebno, a dobiveni rezultati se sumiraju i koriste za toplinskotehničku opravdanost projekta zgrade. Izračun za temperaturne zone vanjskih zidova ugradbenih prostorija provodi se pomoću formula sličnih gore navedenim.

U izračunima gubitaka topline kroz izolirani pod (a takvim se smatra ako njegov dizajn sadrži slojeve materijala s toplinskom vodljivošću manjom od 1,2 W/(m °C)), vrijednost otpora prijenosu topline ne- izolirani pod na tlu povećava se u svakom slučaju za otpor prijenosa topline izolacijskog sloja:

Ru.s = δu.s / λu.s,

Gdje δu.s– debljina izolacijskog sloja, m; λu.s– toplinska vodljivost materijala izolacijskog sloja, W/(m °C).

Gubitak topline kroz pod koji se nalazi na tlu izračunava se po zonama prema. Da biste to učinili, podna površina je podijeljena na trake širine 2 m, paralelne s vanjskim zidovima. Traka najbliža vanjskom zidu označava se kao prva zona, sljedeće dvije trake su druga i treća zona, a ostatak podne površine je četvrta zona.

Pri proračunu toplinskih gubitaka podrumima raščlamba na zone u u ovom slučaju Izvodi se od razine tla po površini podzemnog dijela zidova i dalje po podu. Uvjetni otpori prolazu topline za zone u ovom slučaju prihvaćaju se i izračunavaju na isti način kao i za izolirani pod uz prisutnost izolacijskih slojeva, koji su u ovom slučaju slojevi zidne konstrukcije.

Koeficijent prolaza topline K, W/(m 2 ∙°C) za svaku zonu izoliranog poda na tlu određuje se formulom:

gdje je otpor prijenosu topline izoliranog poda na tlu, m 2 ∙°C/W, izračunat po formuli:

= + Σ , (2.2)

gdje je otpor prijenosu topline neizoliranog poda i-te zone;

δ j – debljina j-tog sloja izolacijske konstrukcije;

λ j je koeficijent toplinske vodljivosti materijala od kojeg se sloj sastoji.

Za sva područja neizoliranih podova postoje podaci o otporu prijenosu topline koji se prihvaća prema:

2,15 m 2 ∙°S/W – za prvu zonu;

4,3 m 2 ∙°S/W – za drugu zonu;

8,6 m 2 ∙°S/W – za treću zonu;

14,2 m 2 ∙°S/W – za četvrtu zonu.

U ovom projektu, podovi na tlu imaju 4 sloja. Podna konstrukcija prikazana je na slici 1.2, zidna konstrukcija prikazana je na slici 1.1.

Primjer termotehnički proračun podovi smješteni na tlu za prostoriju 002 ventilacijska komora:

1. Podjela na zone u ventilacijskoj komori konvencionalno je prikazana na slici 2.3.

Slika 2.3. Podjela ventilacijske komore na zone

Na slici je vidljivo da druga zona uključuje dio zida i dio poda. Stoga se koeficijent otpora prijenosu topline ove zone izračunava dva puta.

2. Odredimo otpor prolazu topline izoliranog poda na tlu, m 2 ∙°C/W:

2,15 + = 4,04 m 2 ∙°S/W,

4,3 + = 7,1 m 2 ∙°S/W,

4,3 + = 7,49 m 2 ∙°S/W,

8,6 + = 11,79 m 2 ∙°S/W,

14,2 + = 17,39 m 2 ∙°C/W.