Расчет теплопотерь через пол и стены примыкающие к грунту по методике а г сотникова

Обновлено: 24.04.2024

Формула для расчета теплопотерь через ограждающие конструкции:

Q_{orp =} K • F • Δ t • n

где К— коэффициент теплопередачи, Вт/(м 2 •К) (приложение 5 или расчетные показатели);

F— площадь каждого огражде­ния, м 2 ;

n — поправочный коэффициент, учиты­вает расположение ограждения по отношению к наружному воздуху. Для чердачных помещений c асбестоцементной кровлей n=0,8; с кровлей из рулонных материалов n=0,9; для стен и перекрытия, отделяющие отапливаемые помещения от неотапливаемых, не сообщающихся с наружным воздухом (приложение 7).

t_вн. — температура внутреннего воздуха (расчетная), °С, (приложение 13 );

t_нар — температу­ра наружного воздуха (расчетная), °С, (приложение 10 );

Теплопотери через полы определяют по условным коэффици­ентам теплопотерь (К полов). Так, теплопотери через неутепленные полы, расположен­ные на грунте, определяют по зонам шириной 2 м, считая зоны от наружных стен. По углам 1 зоны ( 4 квадрата сечением 2 м ×2 м)расчет ведется полностью, а по остальным зонам с минусом 2 м по поперечным и продольным направлениям.

Теплопотери через полы на лагах определяют по методике не­утепленных полов, но условный коэффици­ент теплопотерь (К полов). умножают на 0,8 (80 % теплопотерь от неутепленных полов). Для остальных конст­рукций коэффициенты теплопередачи находят расчетным путем, как указано выше.

Расчет теплопотерь через ограждающие конструктивные элементы здания оформить в виде таблицы (см. приложение 12).

Дополнительные потери теплоты зависят от ориентации ограж­дений по отношению к сторонам света, обдувания ветром, проду­ваемости, поступления холодного воздуха через наружные двери ворота при их открывании, инфильтрации воздуха.

Для упрощения расчетов дополнительные теплопотери прини­мают в размере 10 - 13 % основных теплопотерь через вертикальные ограждающие конструктивные элементы здания ( стены, окна, двери и ворота). Коэффициенты теплопередачи окон и дверей приведены в приложении 5.

Расчет теплопотерь на нагрев вентиляционного воздуха

Теплопотери на вентиляцию Q_вент. ( Вт) определяют по фор­муле

Q_вент. = 0,278 • Lmax. • ρ • c • Δ t ,

где L max.— часовой объем вентиляции, рассчитанный на удаление влажности или углекислоты в зим­ний период, м 3 /ч;

ρ — плотность наружного воздуха при расчетной температуре, кг/м 3 ;

с — удельная теплоемкость воздуха, равна 1,01 кДж/(кг • 0 К);

0,278 - коэф­фициент для перевода кДж в Вт.

Для упрощения расчетов используем коэффициент объемной теп­лоемкости воздуха [1, 01 кДж/(кг • 0 К)] • 1,250 кг/м 3 = 1,25 кДж • (м 3 • 0 К). Тогда формула примет следующий вид:

Q_вент. = = 0,278 • Lmax. • 1,25 • Δ t

Расчет теплопотерь на испарение влаги

Теплопотери на испарение влаги с влажных ограждающих поверхностей Q_исп.определяют по формуле:

Q_исп. = 0,278 • 2,3 • W_исп.

где 2,3 — коэффициент, показывающий расход теплоты на испарение 1 г воды с поверхности, кДж/г;

W_исп.— поступление влаги влажных ограждающих поверхностей (для уп­рощения расчетов ее берут в размере 10—25 % от влаги, выделяемой животными при дыхании и испарении (см. приложение 9).

0,278 - коэф­фициент для перевода кДж в Вт.

Расчет теплового баланса здания

Тепловой баланс Δ Q рассчитывается по формуле

где: Q_ж. – свободное тепло, выделяемое всеми животными, содержащимися в помещении, Вт;

Q_вент - потери тепла на нагрев вентиляционного воздуха до оптимальной температуры, Вт;

Q_огр - потери тепла через ограждающие конструкции, Вт;

Q_доп - затраты тепла за счет обдувания ветром, Вт.

Q_исп - потери тепла на испарение влаги с ограждающих конструкций, Вт.

6.2.6 Расчет Δ t нулевого теплового баланса здания

Данный расчет необходим для расчета предельной низкой тем­пературы наружного воздуха, при которой возможна беспрерывная работа системы вентиляции без подогрева.

Δ t _{нулевого баланса} = (Q_ж – Q _исп) / (0,278 • Lmax. • 1,25 + Σ K • F)

где L max.— часовой объем вентиляции, рассчитанный на удаление влажности или углекислоты в зим­ний период, м 3 /ч;

0,278 - коэф­фициент для перевода кДж в Вт .

Q_ж — количество теплоты, выделяемой животными, Вт

Q _исп - теплопотери на испарение влаги с влажных ограждающих поверхностей.

Для определения структуры теплопотерь расчетные данные оформить в виде табл. 11 , сделать заключение.

Структура теплопотерь коровника

В целях обеспечения положительного теплового баланса и поддержания нормального температурно-влажностного режима необ­ходимо проведение следующих мероприятий:

- максимальное утепление ограждающих конструкций, прежде всего чердачных и совмещенных перекрытий эффективными теплоизо­ляционными материалами: минераловатные плиты и маты, пенопласт, шлак, керамзит, опил;

- увеличение теплоизоляции стен за счет дополнительной штукатурки наружной поверхности;

- тщательная заделка швов, трещин;

- применение двойного остекления с дополнительным утепле­нием полиэтиленовой пленкой со стороны помещения, тщательная заделка пространств между оконными блоками и стеной, рамами;

- снижение теплопотерь за счет обдувания ветром можно дос­тигнуть оптимальным озеленением территорий животноводческих предприятий;

- снижением часового объема вентиляции до минимальных ве­личин;

- установкой дополнительных источников поступления тепла - теплогенераторов, отопительно-вентиляционных агрегатов и др.

Для пересчета экономической эффективности применения ис­точников тепла следует исходить из того, что энергия корма, со­держащаяся в 1 к. ед., способствует образованию 1200 ккал (5024 кДж, 1396 Вт)свободного тепла, 1 кг дизельного топлива - 12000 ккал тепла (50240 кДж, 13960 Вт), 1 кВт электрической энергии - 860 ккал тепла(3600 кДж, 1000 Вт).

Задание.

По данным приложения 27 (по индивидуальным заданиям) провести расчет теплового баланса и дельта t нулевого теплового баланса помещения, дать зоогигиеническую оценку полученных расчетных параметров и разработать мероприятия по снижению теплопотерь, оптимизации микроклимата.

Стены зданий, защищают нас от ветра, осадков и часто служат несущими конструкциями для крыши. И все-таки главной функцией стен, как ограждающих конструкций, является защита человека от не комфортных температур (в основном низких) воздуха окружающего пространства.

Теплотехнический расчет стены определяет необходимые толщины слоев примененных материалов, обеспечивающие тепловую изоляцию помещений с точки зрения обеспечения комфортных санитарно-гигиенических условий для нахождения человека в здании и требований законодательства по энергосбережению.

Чем сильнее утеплены стены, тем меньше будущие эксплуатационные затраты на отопление здания, но при этом больше затраты на приобретение материалов при строительстве. До какой степени разумно утеплять ограждающие конструкции зависит от предполагаемого срока эксплуатации здания, целей, преследуемых инвестором строительства, и считается на практике в каждом случае индивидуально.

Санитарно-гигиенические требования определяют минимально допустимые сопротивления теплопередаче сечения стен, способные обеспечить комфорт в помещении. Эти требования следует обязательно выполнить при проектировании и строительстве! Обеспечение требований по энергосбережению позволит вашему проекту не только пройти экспертизу и потребует дополнительных разовых затрат при строительстве, но и обеспечит сокращение дальнейших затрат на отопление при эксплуатации.

Теплотехнический расчет в Excel многослойной стены.

Включаем MS Excel и начинаем рассмотрение примера теплотехнического расчета стены здания, строящегося в регионе — г. Москва.

Перед началом работы скачайте: СП 23-101-2004, СП 131. 13330.2012 и СП 50.13330.2012. Все перечисленные Своды Правил находятся в свободном доступе в Интернете.

В расчетном файле Excel в примечаниях к ячейкам со значениями параметров представлена информация, откуда следует брать эти значения, причем не только указаны номера документов, но и, зачастую, номера таблиц и даже столбцов.

Задавшись размерами и материалами слоев стены, мы проверим её на соответствие санитарно-гигиеническим нормам и нормам энергосбережения, а также вычислим расчетные температуры на границах слоев.

Исходные данные:

1…7. Ориентируясь на ссылки в примечаниях к ячейкам D4-D10, заполняем первую часть таблицы исходными данными для вашего региона строительства.

8…15. Во вторую часть исходных данных в ячейки D12-D19 вносим параметры слоев наружной стены – толщины и коэффициенты теплопроводности.

Значения коэффициентов теплопроводности материалов вы можете запросить у продавцов, найти по ссылкам в примечаниях к ячейкам D13, D15, D17, D19 или просто поиском в Сети.

В рассматриваемом примере:

первый слой — листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) с плотностью 1050 кг/м 3 ;

второй слой — кирпичная кладка из сплошного глиняного обыкновенного кирпича (1800 кг/м 3 ) на цементно-шлаковом растворе;

третий слой — плиты минераловатные из каменного волокна (25-50 кг/м3);

четвертый слой — полимерцементная штукатурка с сеткой из стекловолокна.

Результаты:

Теплотехнический расчет стены будем выполнять, основываясь на предположении, что примененные в конструкции материалы сохраняют теплотехническую однородность в направлении распространения теплового потока.

Расчет ведется по ниже представленным формулам:

16. ГСОП =( t_вр — t_{н ср} )* Z

17. R_0э тр =0,00035* ГСОП +1,4

Формула применима для теплотехнического расчета стен жилых зданий, детских и лечебно-профилактических учреждений. Для зданий иного назначения коэффициенты «0,00035» и «1,4» в формуле следует выбрать иными согласно Таблице 3 СП 50.13330.2012.

18. R _0с тр =( t_вр — t_нр )/( Δt_в * α_в )

19. R ₀ =1/ α_в + δ₁ / λ₁ + δ₂ / λ₂ + δ₃ / λ₃ + δ₄ / λ₄ +1/ α_н

Должны выполняться условия: R₀ > R_0с тр и R₀ > R_0э тр .

Если не выполняется первое условие, то ячейка D24 автоматически будет залита красным цветом, сигнализируя пользователю о недопустимости применения выбранной конструкции стены. Если не выполняется только второе условие, то ячейка D24 окрасится розовым цветом. Когда расчетное сопротивление теплопередачи больше нормативных значений, ячейка D24 окрашена в светло-желтый цвет.

20. t ₁ = t_вр — ( t_вр — t_нр )/ R₀ *1/ α_в

21. t ₂ = t_вр — ( t_вр — t_нр )/ R₀ *(1/ α_в + δ₁ / λ₁ )

22. t ₃ = t_вр — ( t_вр — t_нр )/ R₀ *(1/ α_в + δ₁ / λ₁ + δ₂ / λ₂ )

23. t ₄ = t_вр — ( t_вр — t_нр )/ R₀ *(1/ α_в + δ₁ / λ₁ + δ₂ / λ₂ + δ ₃ / λ₃ )

24. t ₅ = t_вр — ( t_вр — t_нр )/ R₀ *(1/ α_в + δ₁ / λ₁ + δ₂ / λ₂ + δ ₃ / λ₃ + δ₄ / λ₄ )

Теплотехнический расчет стены в Excel завершен.

Важное замечание.

Окружающий нас воздух содержит внутри себя воду. Чем выше температура воздуха, тем большее количество влаги он способен удерживать.

При 0˚С и 100% относительной влажности промозглый воздух ноября в наших широтах содержит в одном кубическом метре менее 5 граммов воды. В то же время раскаленный воздух в пустыне Сахара при +40˚С и всего 30% относительной влажности, удивительно, но удерживает внутри себя в 3 раза больше воды — более 15 г/м3.

Остывая и становясь холоднее, воздух не может удерживать внутри себя то количество влаги, что мог в более нагретом состоянии. В результате воздух выбрасывает из себя на прохладные внутренние поверхности стен капли влаги. Чтобы этого не происходило внутри помещений, следует при проектировании сечения стены обеспечить невозможность выпадения росы на внутренних поверхностях стен.

Так как средняя относительная влажность воздуха жилых помещений составляет 50…60%, то точка росы при температуре воздуха +22˚С составляет +11…14˚С. В нашем примере температура внутренней поверхности стены +20,4˚С обеспечивает невозможность образования росы.

Но роса может при достаточной гигроскопичности материалов образовываться внутри слоев стены и, особенно, на границах слоев! Замерзая, вода расширяется и разрушает материалы стен.

В рассмотренном выше примере точка с температурой 0˚С находится внутри слоя утеплителя и достаточно близко к наружной поверхности стены. В этой точке на схеме в начале статьи, отмеченной желтым цветом, температура меняет свое значение с положительного на отрицательное. Получается, что кирпичная кладка никогда в своей жизни не будет находиться под воздействием отрицательных температур. Это будет способствовать обеспечению долговечности стен здания.

Если мы поменяем в примере местами второй и третий слои – утеплим стену изнутри, то получим не одну, а две границы слоев в области отрицательных температур и наполовину промороженную кирпичную кладку. Убедитесь в этом самостоятельно, выполнив теплотехнический расчет стены. Напрашивающиеся выводы очевидны.

Уважающих труд автора прошу скачать файл с расчетом после подписки на анонсы статей в окне, размещенном наверху страницы или в окне в конце статьи!

Ссылка на скачивание файла: teplotekhnicheskij-raschet-steny (xls 106,0KB).

Расчет приведен в справочном пособии Е. Г. Малявина Теплопотери здания в пункте 5.3

Для расчета стен и пола по грунту используется простейшая методика, она не является точным расчетом, но применяется как стандарт расчета для России.

Пол и стены под землей делятся на зоны 1,2,3,4. Ширина каждой зоны по 2 метра, кроме 4 зоны . 4 зона может иметь любое значение, так как является последней отдаленной зоной. И для каждой зоны установлено определенное термическое сопротивление. Пол и стена по грунту рассматривается как многослойная стенка, которая имеет в себе слой грунта в глубину на неопределенное значение. То есть, к примеру – это многослойная стенка со слоем грунта, который тоже обладает термическим сопротивлением.

На рисунке выше обозначены зоны. Чаще всего дома строятся с фундаментом и на рисунке б) обозначены зоны по вертикале фундамента.

зона I - RI = 2,1 м2•°С/Вт;

зона II - RII = 4,3 м2•°С/Вт;

зона III - RIII = 8,6 м2•°С/Вт;

зона IV - RIV = 14,2 м2•°С/Вт.

Для не утепленного фундамента и плиты перекрытия(пола) термическое сопротивление не учитывается, если теплопроводность λ >= 1,2 Вт/(м•°С). То есть теплопроводность ниже или равно 1,2 Вт/(м•°С).

Для утепленной стены просто к термическому сопротивлению прибавляется термическое сопротивление утепленного слоя. Ниже будет пример расчета.

Для расчета пола по грунту не учитывается коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, потому что сопротивление слоя грунта достаточно велико.

Пример расчета теплопотерь пола и стены по грунту

Если Вы утеплили фундамент и пол пенополистиролом толщиной 50 мм., то вычисляем термическое сопротивление всех слоев стенки.

О расчёте приведённого сопротивления теплопередаче полов и стен на грунте

Часто спрашивают, как рассчитать приведённое сопротивление теплопередаче полов и стен в грунте. Для этого существует упрощённая методика расчёта, рассмотрим её суть.

Суть тепловых расчётов помещений, в той или иной степени находящихся в грунте, сводится к определению влияния атмосферного «холода» на их тепловой режим, а точнее, в какой степени некий грунт изолирует данное помещение от атмосферного температурного воздействия. Т.к. теплоизоляционные свойства грунта зависят от слишком большого числа факторов, то была принята так называемая методика 4-х зон. Она основана на простом предположении о том, что чем толще слой грунта, тем выше его теплоизоляционные свойства (в большей степени снижается влияние атмосферы). Кратчайшее расстояние (по вертикали или горизонтали) до атмосферы разбивают на 4 зоны, 3 из которых имеют ширину (если это пол по грунту) или глубину (если это стены по грунту) по 2 метра, а у четвёртой эти характеристики равны бесконечности. Каждой из 4-х зон присваиваются свои постоянные теплоизолирующие свойства по принципу – чем дальше зона (чем больше её порядковый номер), тем влияние атмосферы меньше. Опуская формализованный подход, можно сделать простой вывод о том, что чем дальше некая точка в помещении находится от атмосферы (с кратностью 2 м), тем в более благоприятных условиях (с точки зрения влияния атмосферы) она будет находиться.

Таким образом, отсчёт условных зон начинают по стене от уровня земли при условии наличия стен по грунту. Если стены по грунту отсутствуют, то первой зоной будет являться полоса пола, ближайшая к наружной стене. Далее нумеруются зоны 2 и 3 шириной по 2 метра. Оставшаяся зона — зона 4.

Важно учесть, что зона может начинаться на стене и заканчиваться на полу. В этом случае следует быть особо внимательным при проведении расчётов.

Если пол неутеплён, то значения сопротивлений теплопередаче неутеплённого пола по зонам равны:

зона 2 — R _н.п.=4,3 кв.м*С/Вт

зона 3 — R _н.п.=8,6 кв.м*С/Вт

зона 4 — R _н.п.=14,2 кв.м*С/Вт

Для расчёта сопротивления теплопередаче для утеплённых полов можно воспользоваться следующей формулой:

— сопротивление теплопередаче каждой зоны неутеплённого пола, кв.м*С/Вт;

— толщина утеплителя, м;

— коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м*С);

Если предусматривается деревянный пол на лагах, то сопротивление теплопередаче можно рассчитать по формуле:

Потери тепла через полы, расположенные на грунте или на лагах, оп­ределяют по зонам-полосам шириной 2 м, параллельным наружным стенам (рис. 2). Чем ближе полоса расположена к наружной стене, тем меньшее термическое сопротивление теплопередаче она имеет.

Рис. 2. Схема определения потерь тепла через полы и стены, заглубленные ниже уровня земли: I- первая зона; II- вторая зона; III- третья зона; IV- четвертая зона (последняя)

При подсчете потерь тепла через полы, расположенные на грунте или лагах, поверхность участков полов возле угла наружных стен (в первой двухметровой зоне) вводится в расчет дважды, т.е. по направ­лению обеих стен, составляющих угол.

Теплопотери через подземную часть наружных стен и полы отапли­ваемого подвала здания должны подсчитываться так же, как и теплопотери через полы, расположенные на грунте бесподвального здания, т. е. по зонам шириной 2 м с отсчетом их от уровня земли. Полы помещений в этом случае (при отсчете зон) рассматрива­ются как продолжение подземной части наружных стен. Сопротивление теплопередаче определяется так же, как и для неутепленных или утеп­ленных полов.

Таблица для записи расчетов теплопотерь помещениями

При определении основных и дополнительных потерь тепла через ограждающие конструкции помещений исходные и получаемые факти­ческие данные вписывают в специальный формуляр (бланк) для луч­шей организации техники расчета, табл.10. Ограждающие конструкции обозначаются сокращенно начальными буквами (графа 3); Н.С. —наружная стена; В.С.—внутренняя стена; Т.О. – окно с тройным остеклением; Д.О.— окно с двойным остеклением: О.О. — окно с одинарным остеклением; Пл.— пол; пт. — перекрытие; Д.Д. — двойная дверь; О.Д. — одинарная дверь.

Всем помещениям в здании присваиваются номера (1-й этаж – помещения № 101, 102, 103, и т.д., 2 - й этаж – помещения № 201, 202, 203, и т.д.), начиная с верхнего левого угла здания. Лестничные клетки представляют собой одно помещение по всей высоте. Их обозначают Л.К.№1, Л.К.№2 и т.д. к помещениям кухонь условно присоединяют подсобные помещения (ванные, санузлы, коридоры), рассматривая их вместе как одно целое. Если ванная примыкает к наружной стене, её следует рассматривать как отдельное помещение.

Читайте также:

  
• Вид земли с крыши
  
• Теплицы из стекла под ключ с фундаментом
  
• Остекление балконов номера телефонов
  
• Фундамент с подвалом или цоколем
  
• Установка крана на крышу