Расчет теплопотерь пола – .

alexxlab
07.11.2019
Комментарии: 0

Теплопотери через пол и стены в грунт

Опубликовано 05 мая 2015
Рубрика: Теплотехника | 31 комментарий

Несмотря на то, что теплопотери через пол большинства одноэтажных промышленных, административно-бытовых и жилых зданий редко превышают 15% от общих потерь тепла, а при увеличении этажности порой не достигают и 5%, важность правильного решения задачи…

…определения теплопотерь от воздуха первого этажа или подвала в грунт не теряет своей актуальности.

Особенно важно правильно рассчитать эти теплопотери для подвальных комнат (залов), где они могут составить все 100% для данного типа помещений!

В этой статье рассматриваются два варианта решения поставленной в заголовке задачи. Выводы — в конце статьи.

Считая потери тепла, всегда следует различать понятия «здание» и «помещение».

При выполнении расчета для всего здания преследуется цель — найти мощность источника и всей системы теплоснабжения.

При расчете тепловых потерь каждого отдельного помещения здания, решается задача определения мощности и количества тепловых приборов (батарей, конвекторов и т.д.), необходимых для установки в каждое конкретное помещение с целью поддержания заданной температуры внутреннего воздуха.

Воздух в здании нагревается за счет получения тепловой энергии от Солнца, внешних источников теплоснабжения через систему отопления и от разнообразных внутренних источников – от людей, животных, оргтехники, бытовой техники, ламп освещения, системы горячего водоснабжения.

Воздух внутри помещений остывает за счет потерь тепловой энергии через ограждающие конструкции строения, которые характеризуются термическими сопротивлениями, измеряемыми в м²·°С/Вт:

R=Σ(δ_i/λ_i)

δ_i – толщина слоя материала ограждающей конструкции в метрах;

λ_i – коэффициент теплопроводности материала в Вт/(м·°С).

Ограждают дом от внешней среды потолок (перекрытие) верхнего этажа, наружные стены, окна, двери, ворота и пол нижнего этажа (возможно – подвала).

Внешняя среда – это наружный воздух и грунт.

Расчет потерь тепла строением выполняют при расчетной температуре наружного воздуха для самой холодной пятидневки в году в местности, где построен (или будет построен) объект!

Но, разумеется, никто не запрещает вам сделать расчет и для любого другого времени года.

Расчет в Excel теплопотерь через пол и стены, примыкающие к грунту по общепринятой зональной методике В.Д. Мачинского.

Температура грунта под зданием зависит в первую очередь от теплопроводности и теплоемкости самого грунта и от температуры окружающего воздуха в данной местности в течение года. Так как температура наружного воздуха существенно различается в разных климатических зонах, то и грунт имеет разную температуру в разные периоды года на разных глубинах в различных районах.

Для упрощения решения сложной задачи определения теплопотерь через пол и стены подвала в грунт вот уже более 80 лет успешно применяется методика разбиения площади ограждающих конструкций на 4 зоны.

Каждая из четырех зон имеет свое фиксированное сопротивление теплопередаче в м²·°С/Вт:

R₁=2,1  R₂=4,3  R₃=8,6  R₄=14,2 

Зона 1 представляет собой полосу на полу (при отсутствии заглубления грунта под строением)  шириной 2 метра, отмеренную от внутренней поверхности наружных стен вдоль всего периметра или (в случае наличия подпола или подвала) полосу той же шириной, отмеренную вниз по внутренним поверхностям наружных стен от кромки грунта.

Зоны 2 и 3 имеют также ширину 2 метра и располагаются за зоной 1 ближе к центру здания.

Зона 4 занимает всю оставшуюся центральную площадь.

На рисунке, представленном чуть ниже зона 1 расположена полностью на стенах подвала, зона 2 – частично на стенах и частично на полу, зоны 3 и 4 полностью находятся на полу подвала.

Если здание узкое, то зон 4 и 3 (а иногда и 2) может просто не быть.

Площадь пола зоны 1 в углах учитывается при расчете дважды!

Если вся зона 1 располагается на вертикальных стенах, то площадь считается по факту без всяких добавок.

Если часть зоны 1 находится на стенах, а часть на полу, то только угловые части пола учитываются дважды.

Если вся зона 1 располагается на полу, то посчитанную площадь следует при расчете увеличить на 2×2х4=16 м² (для дома прямоугольного в плане, т.е. с четырьмя углами).

Если заглубления строения в грунт нет, то это значит, что H=0.

Ниже представлен скриншот программы расчета в Excel теплопотерь через пол и заглубленные стены для прямоугольных в плане зданий.

Площади зон F₁, F₂, F₃, F₄ вычисляются по правилам обычной геометрии. Задача громоздкая, требует часто рисования эскиза. Программа существенно облегчает решение этой задачи.

Общие потери тепла в окружающий грунт определяются по формуле в КВт:

Q_Σ=((F₁+F_1у)/R₁+F₂/R₂+F₃/R

Пользователю необходимо лишь заполнить в таблице Excel значениями первые 5 строчек и считать внизу результат.

Для определения тепловых потерь в грунт помещений площади зон придется считать вручную и затем подставлять в вышеприведенную формулу.

На следующем скриншоте показан в качестве примера расчет в Excel теплопотерь через пол и заглубленные стены для правого нижнего (по рисунку) помещения подвала.

Сумма потерь тепла в грунт каждым помещением равна общим тепловым потерям в грунт всего здания!

На рисунке ниже показаны упрощенные схемы типовых конструкций полов и стен.

Пол и стены считаются неутепленными, если коэффициенты теплопроводности материалов (λ_i), из которых они состоят, больше 1,2 Вт/(м·°С).

Если пол и/или стены утеплены, то есть содержат в составе слои с λ<1,2 Вт/(м·°С), то сопротивление рассчитывают для каждой зоны отдельно по формуле:

R_{утепл i}=R_{неутепл i}+Σ(δ_j/λ_j)

Здесь δ_j – толщина слоя утеплителя в метрах.

Для полов на лагах сопротивление теплопередаче вычисляют также для каждой зоны, но по другой формуле:

R_{на лагах}

Расчет тепловых потерь в MS Excel через пол и стены, примыкающие к грунту по методике профессора А.Г. Сотникова.

Очень интересная методика для заглубленных в грунт зданий изложена в статье «Теплофизический расчет теплопотерь подземной части зданий». Статья вышла в свет в 2010 году в №8 журнала «АВОК» в рубрике «Дискуссионный клуб».

Тем, кто хочет понять смысл написанного далее, следует прежде обязательно изучить вышеназванную статью.

А.Г. Сотников, опираясь в основном на выводы и опыт других ученых-предшественников, является одним из немногих, кто почти за 100 лет попытался сдвинуть с мертвой точки тему, волнующую многих теплотехников. Очень импонирует его подход с точки зрения фундаментальной теплотехники. Но сложность правильной оценки температуры грунта и его коэффициента теплопроводности при отсутствии соответствующих изыскательских работ несколько сдвигает методику А.Г. Сотникова в теоретическую плоскость, отдаляя от практических расчетов. Хотя при этом, продолжая опираться на зональный метод В.Д. Мачинского, все просто слепо верят результатам и, понимая общий физический смысл их возникновения, не могут определенно быть уверенными в полученных числовых значениях.

В чем смысл методики профессора А.Г. Сотникова? Он предлагает считать, что все теплопотери через пол заглубленного здания «уходят» в глубь планеты, а все потери тепла через стены, контактирующие с грунтом, передаются в итоге на поверхность и «растворяются» в воздухе окружающей среды.

Это похоже отчасти на правду (без математических обоснований) при наличии достаточного заглубления пола нижнего этажа, но при заглублении менее 1,5…2,0 метров возникают сомнения в правильности постулатов…

Несмотря на все критические замечания, сделанные в предыдущих абзацах, именно развитие алгоритма профессора А.Г. Сотникова видится весьма перспективным.

Выполним расчет в Excel теплопотерь через пол и стены в грунт для того же здания, что и в предыдущем примере.

Записываем в блок исходных данных размеры подвальной части здания и расчетные температуры воздуха.

Далее необходимо заполнить характеристики грунта. В качестве примера возьмем песчаный грунт и впишем в исходные данные его коэффициент теплопроводности и температуру на глубине 2,5 метров в январе. Температуру и коэффициент теплопроводности грунта для вашей местности можно найти в Интернете.

Стены и пол выполним из железобетона (λ=1,7 Вт/(м·°С)) толщиной 300мм (δ=0,3 м) с термическим сопротивлением R=δ/λ=0,176 м²·°С/Вт.

И, наконец, дописываем в исходные данные значения коэффициентов теплоотдачи на внутренних поверхностях пола и стен и на наружной поверхности грунта, соприкасающегося с наружным воздухом.

Программа выполняет расчет в Excel по нижеприведенным формулам.

Площадь пола:

F_пл=B*A

Площадь стен:

F_ст=2*h*(B+A)

Условная толщина слоя грунта за стенами:

δ_усл=f(h/H)

Термосопротивление грунта под полом:

R₁₇=(1/(4*λ_гр)*(π/F_пл)^0,5

Теплопотери через пол:

Q_пл=F_пл*(t_в— t_гр)/(R₁₇+R_пл+1/α_в)

Термосопротивление грунта за стенами:

R₂₇=δ_усл/λ_гр

Теплопотери через стены:

Q_ст=F_ст*(t_в— t_н)/(1/α_н+R₂₇+R_ст+1/α_в)

Общие теплопотери в грунт:

Q_Σ=Q_пл+Q_ст

Замечания и выводы.

Теплопотери здания через пол и стены в грунт, полученные по двум различным методикам существенно разнятся. По алгоритму А.Г. Сотникова значение Q_Σ=16,146 КВт, что почти в 5 раз больше, чем значение по общепринятому «зональному» алгоритму — Q_Σ=3,353 КВт!

Дело  в том, что приведенное термическое сопротивление грунта между заглубленными стенами и наружным воздухом R₂₇=0,122 м²·°С/Вт явно мало и навряд ли соответствует действительности. А это значит, что условная толщина грунта δ_усл определяется не совсем корректно!

К тому же «голый» железобетон стен, выбранный мной в примере — это тоже совсем нереальный для нашего времени вариант.

Внимательный читатель статьи А.Г. Сотникова найдет целый ряд ошибок, скорее не авторских, а возникших при наборе текста. То в формуле (3) появляется множитель 2 у λ, то в дальнейшем исчезает. В примере при расчете R₁₇ нет после единицы знака деления. В том же примере при расчете потерь тепла через стены подземной части здания площадь зачем-то делится на 2 в формуле, но потом не делится при записи значений… Что это за неутепленные стены и пол в примере с R_ст=R_пл=2 м²·°С/Вт? Их толщина должна быть в таком случае минимум 2,4 м! А если стены и пол утепленные, то, вроде, некорректно сравнивать эти теплопотери с вариантом расчета по зонам для неутепленного пола.

Но самый главный вопрос автору (или редакции журнала) касается формулы (3) и графика:

R₂₇=δ_усл/(2*λ_гр)=К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Насчет вопроса, относительно присутствия множителя 2 у λ_гр было уже сказано выше.

Я поделил полные эллиптические интегралы друг на друга. В итоге получилось, что на графике в статье показана функция при λ_гр=1:

 δ_усл= (½)*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Но математически правильно должно быть:

δ_усл= 2*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

или, если множитель 2 у λ_гр не нужен:

δ_усл= 1*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Это означает, что график для определения δ_усл выдает ошибочные заниженные в 2 или в 4 раза значения…

Выходит пока всем ничего другого не остается, как продолжать не то «считать», не то «определять» теплопотери через пол и стены в грунт по зонам? Другого достойного метода за 80 лет не придумали. Или придумали, но не доработали?!

Предлагаю читателям блога протестировать оба варианта расчетов в реальных проектах и результаты представить в комментариях для сравнения и анализа.

Все, что сказано в последней части этой статьи, является исключительно мнением автора и не претендует на истину в последней инстанции. Буду рад выслушать в комментариях мнение специалистов по этой теме. Хотелось бы разобраться до конца с алгоритмом А.Г. Сотникова, ведь он реально имеет более строгое теплофизическое обоснование, чем общепринятая методика.

Прошу уважающих труд автора  скачивать файл с программами расчетов после подписки на анонсы статей!

Ссылка на скачивание файла:

teplopoteri-cherez-pol-i-steny-v-grunt (xls 80,5KB)

P. S. (25.02.2016)

Почти через год после написания статьи удалось разобраться с вопросами, озвученными чуть выше.

Во-первых, программа расчета теплопотерь в Excel по методике А.Г. Сотникова считает все правильно — точно по формулам А.И. Пеховича!

Во-вторых, внесшая сумятицу в мои рассуждения формула (3) из статьи А.Г. Сотникова не должна выглядеть так:

R₂₇=δ_усл/(2*λ_гр)=К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

В статье А.Г. Сотникова — не верная запись! Но далее график построен, и пример рассчитан  по правильным формулам!!!

Так должно быть  согласно А.И. Пеховичу (стр 110, дополнительная задача к п.27):

R₂₇=δ_усл/λ_гр=1/(2*λ_гр)*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2)))

Отсюда:

δ_усл=R₂₇*λ_гр=(½)*К(cos((h/H)*(π/2)))/К(sin((h/H)*(π/2))) 

Другие статьи автора блога

На главную

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

al-vo.ru

Расчет теплопотерь через пол и потолок

Содержание: (скрыть)

Для выполняения расчета теплопотерь через пол и потолок на потребуются следующие данные:

• По плану размеры дома 6 х 6 метров.
• Полы – доска обрезная, шпунтованная толщиной 32 мм, обшиты ДСП толщиной 0,01 м, утеплены минераловатным утеплителем толщиной 0,05 м. Под домом устроено подполье для хранения овощей и консервации. Зимой температура в подполье в среднем составляет +8°С.
• Потолочное перекрытие – потолки сделаны из деревянных щитов, потолки утеплены со стороны чердачного помещения минераловатным утеплителем толщина слоя 0,15 метра, с устройством паро-гидроизоляционного слоя. Чердачное помещение неутепленное.

Расчет теплопотерь через пол

Площадь пола S _пола =6х6=36 м²

Далее выполняем расчет теплосопротивления пола. Т.к. полы многослойные, то рассчитаем теплосопротивление каждого слоя:

R _досок=B/K=0,032 м/0,15 Вт/мК =0,21 м²х°С/Вт, где B – толщина материала, К – коэффициент теплопороводности.

R _дсп=B/K=0,01м/0,15Вт/мК=0,07м²х°С/Вт

R _утепл=B/K=0,05 м/0,039 Вт/мК=1,28 м²х°С/Вт

Суммарное значение R _пола=0,21+0,07+1,28=1,56 м²х°С/Вт

Учитывая, что в подполье температура зимой постоянно держится около +8°С, то dT необходимое для расчета теплопотерь равно 22-8 =14 градусов. Теперь есть все данные для расчета теплопотерь через пол:

Q _пола= SхdT/R=36 м²х14 градусов/1,56 м²х°С/Вт=323,07 Вт•ч (0,32 кВт•ч)

Расчет теплопотерь через потолок

Площадь потолка такая же как и пола S _{потолка} = 36 м²

При расчете теплового сопротивления потолка мы не учитываем деревянные щиты, т.к. они не имеют плотного соединения между собой и не выполняют роль теплоизолятора. Поэтому тепловое сопротивление потолка:

R _{потолка} = R _{утеплителя} = толщина утеплителя 0,15 м/теплопроводность утеплителя 0,039 Вт/мК=3,84 м²х°С/Вт

Производим расчет теплопотерь через потолок:

Q _{потолка} =SхdT/R=36 м²х52 градуса/3,84 м²х°С/Вт=487,5 Вт•ч (0,49 кВт•ч)

Назад: Расчет теплопотерь через окна и дверь.

www.builderclub.com

Расчет сопротивления теплопередаче пола первого этажа — Мегаобучалка

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 4

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ

ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТОПИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ ПОМЕЩЕНИЙ 13

КОНСТРУИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ 16

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 18

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ 21

КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ВЕНТИЛЯЦИИ 23

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 27

ПРИЛОЖЕНИЯ 28

ВВЕДЕНИЕ

Отопление зданий обеспечивает тепловой комфорт для людей или выполнение технологических требований по параметрам внутреннего воздуха в зависимости от назначения помещения и установленного оборудования.

В суровых климатических условиях холодных и продолжительных зим в России проживание людей в помещениях невозможно без работы системы отопления, обеспечивающей компенсацию теплопотерь через наружные ограждения и нагрев санитарной нормы наружного приточного воздуха.

Система отопления должна поддерживать заданные параметры температуры воздуха в помещении, теплопотери при движении теплоносителя по трубам должны быть как можно меньше, а так же иметь долгий срок службы и способность демонтажа.

Исходные данные

Район строительства: г. Псков, Псковская область;

Тип здания: жилое;

Количество этажей – 3, высота этажа – 3 метра;

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 (t_н) – минус 26^оС; [1, таблица 1]

Продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха менее или равной 8^оС (z_от) – 212 суток; [1, таблица 1]

Средняя температура воздуха за период со среднесуточной температурой менее или равной 8^оС (t_от) – минус 1,6^оС; [1, таблица 1]

Температура внутреннего воздуха помещений:

– жилая комната 20 ^оС

– жилая угловая комната 22 ^оС

– санитарная комната 25 ^оС

– коридор 18 ^оС

– лестничная клетка 16 ^оС

– кухня 18 ^оС

– угловая кухня 22 ^оС

Для угловых помещений температура наружного воздуха повышается на 2 ^оС.

Относительная влажность воздуха в помещении – 55%;

Условия эксплуатации конструкции – Б;

Ориентация по сторонам света: дворовой фасад здания ориентирован на запад.

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Теплотехнический расчет заключается в определении толщины слоя тепловой изоляции при известном нормированном сопротивлении теплопередачи (Rтр ). При этом температура на внутренней поверхности ограждения должна отвечать санитарно-гигиеническим требованиям, а приведенное сопротивление теплопередаче (Rф ) , должно удовлетворять теплотехническим требованиям:Rтр ≤Rф .

Теплотехническому расчету подлежат наружные стены, бесчердачное перекрытие, перекрытие над подвалом, окна и наружные двери.

Расчет сопротивления теплопередаче наружной стены

Таблица 2.1 – Расчетные теплотехнические показатели материала слоев наружной стены [2, прил Т]

Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП):

ГСОП=(t_в – t_от) z_от , где:

t_в=20°С – температура помещения.

ГСОП=(20+1,6) *212 = 4579,2°С сут

Нормируемое сопротивление теплопередаче:

R_тр = n(a ГСОП + b), где:

n – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху;

n=1 – стены и окна,

n=0,9 бесчердачное перекрытие;

n_тп=( t_в– t_с)/( t_в– t_н) – техподполье; t_с=5°С;

n_тп=(20-5)/(20+26)= 0,326;

коэффициенты a и b для наружной стены: а=0,00035 и b=1,4.

R_тр = 1(0,00035*4579,2+1,4) = 3,003 м²°С/Вт

Минимальная толщина теплоизоляционного слоя принимается из теплотехнического требования: R_ф ≥R_тр Примем R_ф =R_тр , тогда толщина теплоизоляционного слоя (δ₂ ) по формуле для однородной многослойной ограждающей конструкции:

δ₂ = ( R_тр -1/α_в -∑δ_i /λ_i -1/α_н )*λ₂ = (3,003 – 1/ 8,7 – 0,51/0,58 – 0,12/0,7 1/23)*0,044 = 0,0789 м. Принимаем δ₂ = 80 мм.

Пересчитаем и найдем R_ф, подставив δ₂ в формулу:

R = 1/α_в +δ₁/ λ₁ + δ₂/ λ₂ + δ₃/ λ₃ +1/ α_н

R_ф =1/8,7+0,51/0,58+0,12/0,7+0,08/0,44+1/23 = 3,03 м²°С/Вт

Примечание: α_в = 8,7 (поверхность ровная без выступов), α_н = 23 (для наружной стены).

Проверим санитарно-гигиенические требования.

Найдем температуру на внутренней поверхности наружной стены:

τ_в = t_в – n(t_в – t_н)/ R_ф α_в = 20 – [1(20+16)\(3,03*8,7)] = 18,21 °C

∆t_o = t_в – τ_в = 20 – 18,21 = 1,78°С < 4°С – условие выполняется.

Примечание: ∆t_o = ∆t_норм = 4°C – для наружной стены

3°C – для потолка

2°C – для пола.

Вывод: Толщина теплоизоляционного слоя из пенополистерола – 80мм. При такой толщине тепловой изоляции выполняются все теплотехнические и санитарно-гигиенические требования по параметрам «а» и «б», в соответствии с [2] Общая толщина наружной стены – 710 мм.

Расчет сопротивления теплопередаче пола первого этажа

R_тр = 0,326(0,00045*4579,2+1,9) = 1,29 м²°С/Вт

Таблица 2.2 – Расчетные теплотехнические показатели материала слоев перекрытия над подвалом [2, прил Т]

δ₂ = ( R_тр -1/α_в -∑δ_i /λ_i -1/α_н )*λ₂ = 1,291 – 1/ 8,7 – 0,12/1,92 – 0,02/0,14 – 0,03/1,05 – 1/23)*0,045 = 0,04 м. Принимаем δ₂ = 40 мм.

Пересчитаем и найдем R_ф, подставив δ₂ в формулу:

R = 1/α_в +δ₁/ λ₁ + δ₂/ λ₂ + δ₃/ λ₃ +1/ α_н

R_ф =1/8,7+0,12/1,92+0,03/1,05+0,02/0,14+0,04/0,045+1/23 = 1,29 м²°С/Вт

Проверим санитарно-гигиенические требования.

Найдем температуру на внутренней поверхности пола:

τ_в = t_в – n(t_в – t_н)/ R_ф α_в = 20 – [0,326(20+26)\(1,29*8,7)] = 18,66 °C

∆t_o = t_в – τ_в = 20 – 18,66 = 1,34°С < 2°С – условие выполняется.

Вывод: Толщина теплоизоляционного слоя из минеральной ваты – 40мм. При такой толщине тепловой изоляции выполняются все теплотехнические и санитарно-гигиенические требования по параметрам «а» и «б», в соответствии с [2].

Общая толщина перекрытия над подвалом – 210 мм.

megaobuchalka.ru

Теплотехнический расчет пола на грунте.

Приведенное термическое сопротивление теплопередаче конструкции пола, расположенного непосредственно на грунте, принимается по упрощенной методике, в соответствии с которой поверхность пола делят на четыре полосы шириной 2 м, параллельные наружным стенам.

1. Для первой зоны = 2,1.

Коэффициент теплопередачи равен:

,

2. Для второй зоны = 4,3.

Коэффициент теплопередачи равен:

,

3. Для третьей зоны = 8,6.

Коэффициент теплопередачи равен:

,

4. Для четвёртой зоны = 14,2.

Коэффициент теплопередачи равен:

.

Теплотехнический расчёт наружных дверей.

1. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче для стены:

,(2.4),

где: n – поправочный коэффициент на расчётную разность температур

t_в – расчётная температура внутреннего воздуха

t_н^Б – расчётная температура наружного воздуха

Δt_н – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждения

α_в – коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения = 8,7 Вт/(м²/ºС)

2. Определяем сопротивление теплопередаче входной двери:

R_одд = 0,6 · R_онс^тр = 0,6 · 1,4 =0,84_,(2.5),

3. К установке принимаются двери с известным R^req₀=2,24_,

4. Определяем коэффициент теплопередачи входной двери:

,(2.6),

5. Определяем скорректированный коэффициент теплопередачи входной двери:

_,(2.7).

2.2. Определение потерь тепла через ограждающие конструкции.

В зданиях, сооружениях и помещениях с постоянным тепловым режимом в течение отопительного сезона для поддержания температуры на заданном уровне сопоставляют теплопотери и теплопоступления в расчетном установившемся режиме, когда возможен наибольший дефицит теплоты.

Теплопотери в помещениях в общем виде состоят из теплопотерь через ограждающие конструкции Q_огp, теплозатрат на нагревание наружного инфильтрующегося воздуха, поступающего через открываемые двери и другие проемы и щели в ограждениях.

Потери тепла через ограждения определяются по формуле:

Вт, (2.8),

где: А – расчетная площадь ограждающей конструкции или ее части, м²;

K – коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, ;

t_int – температура внутреннего воздуха, ⁰С;

t_ext – температура наружного воздуха по параметру Б, ⁰С;

β – добавочныетеплопотери, определяемые в долях от основных теплопотерь. Добавочныетеплопотери приняты по [3];

n –коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, принимается по Таблице 6 [5].

Согласно требованиям [3]п 6.3.4 в проекте не учитывались теплопотери через внутренние ограждающие конструкции, при разности температур в них 3°С и более.

При расчете теплопотерь подвальных помещений за высоту надземной части принято расстояние от чистого пола первого этажа до отметки земли. Подземные части наружных стен рассматриваются полы на грунте. Потери тепла через полы на грунте вычисляются путем разбиения площади пола на 4 зоны (I-III зоны шириной 2м, IV зона оставшейся площади). Разбивка на зоны начинается от уровня земли по наружной стене и переносится на пол. Коэффициенты сопротивления теплопередачи каждой зоны приняты по [8].

Расход теплоты Q_i , Вт, на нагревание инфильтрующегося воздуха определен по формуле:

Q_i = 0,28G_ic(t_in – t_ext)k , (2.9),

где: G_i– расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через ограждающие конструкции помещения;

C – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/кг°С;

k – коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный 0,7 для окон с тройными переплетами;

Расход инфильтрующегося воздуха в помещении G_i, кг/ч, через неплотности наружных ограждающих конструкций отсутствует, в связи с тем, что в помещении установлены стеклопластиковые герметичные конструкции, препятствующие проникновению наружного воздуха в помещение, а инфильтрация через стыки панелей учитываются только для жилых зданий [3].

Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции здания был произведён в программе «Potok», результаты приведены в приложении 1.

studfiles.net

разное по теме – Расчет теплопотерь пола на грунте.

Расчет теплопотерь через полы, уложенные на грунт в цокольном этаже, я производил согласно методике, изложенной в пособии по расчету теплопотерь. Здесь расскажу, как я это делал применительно к своему дому.

Прежде всего надо уяснить, что такое двухметровые зоны. В пособии они достаточно четко определяются. Для моего дома первая зона состоит из двух частей: вертикальной и горизонтальной. Вертикальная – это 1,5 м стены цоколя (фундамента дома). Этот фундамент у нас утеплен снаружи плитой пенопласта толщиной 5 см и слоем опила 0,5 м.

Горизонтальная часть зоны I – это оставшиеся от двух метров 0,5 метра пола от стены. Эта часть зоны не утеплена ничем, просто лежит бетонная стяжка с гидроизоляцией. Даже арматуры там никакой нет.

Зона II – это 2 метра полосы от зоны I к центру пола. И зона III – оставшаяся часть пола, представляющая из себя квадрат со стороной 3.4 м. Если смотреть на это разделение сверху, то получается примерно такая картина, как на рисунке. Голубой цвет – зона I, зеленый – зона II, желтый – зона III.

Далее определяю показатель теплосопротивления каждой из зон. Надо учитывать при этом, что зона I состоит из двух частей, одна из которых (вертикальная) утеплена. Нормативы говорят, что теплосопротивление любой утепленной зоны является суммой заданного для зоны теплосопротивления с общим теплосопротивлением утеплителя.

Заданное для зоны I нормативное теплосопротивление равно 2.1 м²°С/Вт. У меня вертикальная часть утеплена пенопластом и опилом. Их коэффициент теплопроводности известен, остается определить их теплосопротивления. Это просто:

Коэффициент теплопроводности пенопласта – 0.05 Вт/м°С, опила – 0.075 Вт/м°С. Кроме того, в составе пирога имеются штукатурный слой, бетон и гидроизоляция. Толщину каждого слоя делим на его коэффициент теплопроводности (СНиП II-3-79) и получаем значения теплосопротивления:

• нормативное для зоны I = 2.1 м²°С/Вт
• штукатурка: 0.01 м / 0.93 Вт/м°С = 0,01 м²°С/Вт
• бетон: 0.3 м / 1,86 Вт/м°С = 0,16 м²°С/Вт
• гидроизоляция: 0.004 м / 0.17 Вт/м°С = 0,02 м²°С/Вт
• пенопласт: 0.05 м / 0.05 Вт/м°С = 1 м²°С/Вт
• опил: 0.5 м / 0.075 Вт/м°С = 6.67 м²°С/Вт
• Итого RI_верт = 2.1+0.01+0.16+0.17+1+6.67 = 9.96 м²°С/Вт

Это было для вертикальной части. Все остальное – это пол, состоящий из бетона, гидроизоляции и еще раз бетона. Теплосопротивление этого пирога:

• бетон: 0.08 м / 1,86 Вт/м°С = 0,04 м²°С/Вт
• гидроизоляция: 0.004 м / 0.17 Вт/м°С = 0,02 м²°С/Вт
• бетон: 0.08 м / 1,86 Вт/м°С = 0,04 м²°С/Вт
• Итого R_пола = 0.04+0.02+0.04 = 0.1 м²°С/Вт

Для зоны I горизонтальной части:

• нормативное для зоны I = 2.1 м²°С/Вт
• пол R_пола = 0.1 м²°С/Вт
• Итого RI_гориз = 2.1+0.1 = 2.2 м²°С/Вт

Для зоны II:

• нормативное для зоны II = 4.3 м²°С/Вт
• пол R_пола = 0.1 м²°С/Вт
• Итого RII = 4.3+0.1 = 4.4 м²°С/Вт

Для зоны III:

• нормативное для зоны II = 8.6 м²°С/Вт
• пол R_пола = 0.1 м²°С/Вт
• Итого RIII = 8.6+0.1 = 8.7 м²°С/Вт

С теплосопротивлениями определились. Но этого для расчета теплопотерь мало. Нужны еще площади каждой зоны и значение наружной температуры воздуха. Эту температуру можно взять среднюю за отопительный сезон, если ведем расчет для всего сезона, или максимальную, если ведем расчет для построения системы отопления.

Но система отопления у меня уже собрана и действует, мне важно было определить количество тепловой энергии на весь сезон, потому я взял среднюю температуру отопительного сезона, равную -5,9°С, и длительность отопительного сезона 229 суток. СНиП 23-01-99*.

Температура определена, теперь площади. Тут просто арифметика.

• зона I вертикальная SI_верт = 8.4 * 1.5 * 4 = 50.4 м²
• зона I горизонтальная SI_гориз = 8.4 * 0.5 * 4 = 16.8 м²
• зона II SII = 7.4*7.4 – 3.4*3.4 = 43.2 м²
• зона III SIII = 3.4*3.4 = 11.56 м²

Все. Осталось определить теплопотери. Они вычисляются по формуле: Q = S*T/R, где:

• Q – теплопотери, Вт
• S – площадь ограждения, м²
• R – теплосопротивление ограждения, м²°С/Вт
• T – разница температур между внутренним и наружным воздухом. Я беру ее равной 20°С – (-5.9°С) = 25.9°С

Определяем теплопотери:

• QI_верт = 50.4 * 25.9 / 9.96 = 131 Вт
• QI_гориз = 16.8 * 25.9 / 2,2 = 198 Вт
• QII = 43.2 * 25.9 / 4.4 = 254 Вт
• QIII = 11.56 * 25.9 / 8.7 = 34 Вт
• Итого Q_общ = 131+198+254+34 = 617 Вт

Итого за отопительный период для возмещения теплопотерь через фундамент и пол цокольного этажа потребуется 0,617 квт * 24 ч * 229 сут = 3391 квт-ч тепловой энергии.

Вот такой вот расчет. Теплопотери на инфильтрацию воздуха в расчет не принимаю в связи с их незначительностью для рассматриваемых ограждений. Также не применяю коэффициенты по сторонам света, поскольку фундамент в земле и солнце с ветрами на него не воздействуют. Некоторые неточности в определении размеров ограждений (обмер не по правилам) пусть никого не возбуждают:) В принципе, я не лабораторные расчеты вел, а всего лишь для бытового применения, и погрешности в пределах 2-3% меня вполне устраивают.

Если же нужно произвести расчет для утепленного пола, то в этой методике достаточно пересчитать теплосопротивление пола R_пола, все остальное делается точно также. А вообще, если есть небольшой навык, лучше всего подобные расчеты вести в Excel.

teplo-faq.net

Расчет теплопотерь через пол | Тепловизов

В одноэтажных административных и жилых зданиях теплопотери через пол составляют до 15,0% от общих утечек тепла. При увеличении количества этажей этот показатель снижается до 5,0%. Тем не менее, вопросы минимизации тепловых потерь через пол и прилегающие участки являются основными в общей программе повышения энергетической эффективности любого здания.

Чтобы добиться наилучшего результата, необходимо иметь точную информацию о том, какие места являются наиболее проблемными. Получить достоверную картину распределения температуры на поверхности, мест утечки тепловой энергии и притока холодного воздуха можно с помощью тепловизионного обследования – передовой технологии неразрушающего теплового контроля.

Теплопотери пола: самые холодные зоны

Как показывает практический опыт, значительная часть тепла уходит на участке соединения стены и пола, через мостики холода в углу. При определенных температурных условиях в таком углу появляется повышенная влажность, а со временем развивается плесень и грибок.

Основными причинами утечки тепла в области пола являются:

• особенности конструкции строения;
• использование материалов с разным показателем теплопроводности;
• неплотные стыки, щели и другие строительные дефекты;
• отсутствующая или некачественная тепло- и гидроизоляция стяжки на первом этаже.

Если в доме установлена система «теплый пол», то теплопотери могут происходить вследствие выхода из строя ее элементов или неправильного монтажа. Это может быть засорение трубок, образование в них воздушных пробок, а также протечки.

Предположить такие проблемы можно по снижению температуры, неравномерному нагреву поверхности, падению давления, но точно выявить место протечки или засорения можно только с помощью тепловизора.

Обследование проводится без демонтажа напольного покрытия и вскрытия стяжки. Его результаты являются точными, что позволяет выполнить ремонт на конкретном участке и устранить неполадки с минимальными затратами времени и средств.

Расчёт потерь тепла через полы

При определении общих потерь тепла первым участком, для которого проводят такие расчеты, является пол. Его роль в теплопотерях не самая большая, а расчет предполагает использование различных показателей – типа почвы и ее характеристик, глубины, на которую промерзает грунт, параметров фундамента.

Учитывая такие особенности, вычисления проводят по упрощенной схеме. Вдоль периметра дома, начиная от линии соприкосновения с грунтом, описывается 4 участка, которые представляют собой полосы шириной 200,0 сантиметров.

Для каждого участка используется определенный показатель приведенного сопротивления тепловой передаче: 2,1; 4,3; 8,6 и 14,2 кв.м * град./Вт.
Используя формулу и фиксированные значения, вычисляется показатель теплопотерь. Как правило, такие расчеты производятся с использованием компьютерной техники, что исключает ошибки и позволяет оперативно получить результат.

teplovizov.ru

Теплотехнический расчет пола над неотапливаемым подвалом. — КиберПедия

Определить толщину пола выполненного из железобетонной пустотной плиты, утеплителя ISOVER KT40-TWIN.

Требуемое термическое сопротивление теплопередачи по условиям комфортности оп­ределяю по формуле (2), при этом:

n- коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхно­сти ограждающих конструкций, по отношению к наружному воздуху, определяю поСНиП 23-02-2003табл.6:

п=0,75:

Dt_n – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается поСНиП 23-02-2003 табл.5:

Dt_n =2,0 ⁰С;

a_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаю поСНиП 23-02-2003 табл.7:

a _int=8,7 Вт/м²С

= м² ºC/Вт

Требуемое термическое сопротивление теплопередачи из условий энергосбережения опре­делю по таблицам в зависимости от Градусо-сутки отопительного периода D_d определяют по формуле(1)

где t_ht,Z_ht.- средняя температура, и продолжительность, периода со средне­суточной температурой воздуха £8 ^оС, определяю поСНиП 23-01-99;

t_ht=-1,2 ^оС;

Z_ht=167 сут

D_d = ( 20+1,2 )×167= 3540,4 °С*сут.

По СНиП 23-02-2003 табл.4 определяю R_reg:

R_reg=a*D_d+b, м^{2 0}С/Вт

а=0,0002

b=1,0

R_reg =0,0002*3540,4+1,0=1,708м^2оС/Вт

R_reg =3,49>R_reg =1,708

Принимаю большее значение в качестве R_reg приведённое :

R_reg=3,49м^{2 о}С/Вт

Принимаем следующую конструкцию пола:

d_ч.п.=0,04м – чистый пол сосна поперёк волокон;

d_ут=0,042 м – утеплитель: ISOVER KT40-TWIN;

d_п.з.=0,0015м- пароизоляция 1 слой рубероида.

d_ж.б.=0,22 м- железобетонная пустотная плита.

Конструкция утеплённого пола над неотапливаемым подвалом.

Определем условия эксплуатации огражденияСНиП 23-02-2003;

табл.1 t_int=20°С j=55% – влажностный режим помещений – нормальный;

прил.В – зона влажности г. Астрахань – сухая;

табл.2–условия эксплуатации ограждающих конструкций «А».

ПоСП 23-101-2004 прил.Д находим коэффициенты теплопроводности материалов:

l_ж/б=2,04 Вт/м^оС позиция 225:

l_ут=0,042 Вт/м°С по каталогу ISOVER KT40-TWIN:

l_чп=0,14 Вт/м°С позиция 218:

Т.к. ж/б плита пустотная, то необходимо определить её термическое сопротивление.

Расчёт ж/б плиты

Для упрощения расчётов принимаю размер плиты: длину 1000мм, ширину 360мм, тогда расчётная плита состоит из двух воздушных пустот и двух ж/б перемычек.

Круглые пустоты плиты заменяем квадратами со стороной:

Принимаем а=140мм.

Условно разрежем плиту параллельными и перпендикулярными плоскостями и разделим сечение в плоскостях на однородные участки.

Рассмотрим сечения, параллельные направлению теплового

потока (I-I и II-II).

Сечение I-I

Термическое сопротивление плиты по сечению I-I:

По СП 23-101-2004 принимаем:

=2,04 Вт/м²*⁰С – поз. 225

По СНиП 2-3-79* прил. 4*:

R_ВП=0,18 м²*⁰С/Вт

м²*⁰С/Вт

Сечение II-II

Термическое сопротивление плиты по сечению II-II

По СП 23-101-2004 принимаем:

=2,04 Вт/м²*⁰С – поз. 225 1,74Вт/м²*⁰С – поз 226

м²*⁰С/Вт

Определение термического сопротивления плиты параллельно направлению теплового потока.

где

F₁, F₂– площади соответственно воздушных пустот и ж/б перемычек,м²

a,b- линейные размеры, м

а=0,04м

b=0,14м

м²⁰С/Вт

Рассмотрим сечения (А-А, Б-Б и В-В), перпендикулярные направлению теплового потока

Эквивалентный коэффициент теплопроводности для воздушной прослойки

отсюда Вт/м²*⁰С

Сечение Б-Б

Вт/м²*⁰С

Среднее термическое сопротивление в сечении Б-Б

м²⁰С/Вт

Определение термического сопротивления сечений А-А и В-В

Так как состав сечений. А-А и В-В одинаковы, то производится расчёт только одного сечения.

м²⁰С/Вт

Определение термического сопротивления плит перпендикулярно направлению теплового потока.

м²⁰С/Вт

м²⁰С/Вт

Определение разницы между термическим сопротивлением параллельным и перпендикулярным тепловому потоку.

<25%

В соответствии со СНиП 2-3-79* п.2,8 полученная разница термических сопротивлений не превышает 25%, что свидетельствует о том, что конструкция является плоской и приведенное сопротивление теплопередачи можно найти по формуле:

=R_ж/б=0,1549 Вт/м^{2 0}С

Термическое сопротивление R, м^{2 0}С/Вт, однородного слоя многослойной ограждающей конструкции определяю по формуле R=d/l, м^{2 0}С/Вт где

d- толщина слоя, м;

l- коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/м°С

Термическое сопротивление ограждающей конструкции R_к, м^{2 0}С/Вт, с последовательно расположенными однородными слоями определяю как сумму термических сопротивлений отдельных слоёв:

где a_int – коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности ограждения, определяю по СНиП 23-02-2003 табл.7:

a_int =8,7 Вт/м^{2 о}С .

a_ext – коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности ограждения, определяется по СП23-101-2004 табл.8:

a_ext=12 Вт/м^{2 о}С .

-термическое сопротивление воздушной прослойки по СП 23-101-2004

=0,16 м^{2 0}С/Вт

Выражаем толщину утеплителя, приравнивая и

=

=0,042*(3,49-1/8,7-0,04/0,18-0,18-0,0015/0,17-0,1636-1/12) =0,114м

Принимаем к установке суммарную толщину 120мм.

Находим сопротивление теплопередачи пола:

R₀₌ =3,49м^{2 0}С/Вт

R₀> R_reg

Конструкция пола удовлетворяет требованиям теплотехнических норм.

cyberpedia.su