Теплопотери через пол 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 м 2 °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 м 2 °С/Вт
  • штукатурка: 0.01 м / 0.93 Вт/м°С = 0,01 м 2 °С/Вт
  • бетон: 0.3 м / 1,86 Вт/м°С = 0,16 м 2 °С/Вт
  • гидроизоляция: 0.004 м / 0.17 Вт/м°С = 0,02 м 2 °С/Вт
  • пенопласт: 0.05 м / 0.05 Вт/м°С = 1 м 2 °С/Вт
  • опил: 0.5 м / 0.075 Вт/м°С = 6.67 м 2 °С/Вт
  • Итого RIверт = 2.1+0.01+0.16+0.17+1+6.67 = 9.96 м 2 °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 м 2 °С/Вт
  • гидроизоляция: 0.004 м / 0.17 Вт/м°С = 0,02 м 2 °С/Вт
  • бетон: 0.08 м / 1,86 Вт/м°С = 0,04 м 2 °С/Вт
  • Итого Rпола = 0.04+0.02+0.04 = 0.1 м 2 °С/Вт

Для зоны I горизонтальной части:

  • нормативное для зоны I = 2.1 м 2 °С/Вт
  • пол Rпола = 0.1 м 2 °С/Вт
  • Итого RIгориз = 2.1+0.1 = 2.2 м 2 °С/Вт

Для зоны II:

  • нормативное для зоны II = 4.3 м 2 °С/Вт
  • пол Rпола = 0.1 м 2 °С/Вт
  • Итого RII = 4.3+0.1 = 4.4 м 2 °С/Вт

Для зоны III:

  • нормативное для зоны II = 8.6 м 2 °С/Вт
  • пол Rпола = 0.1 м 2 °С/Вт
  • Итого RIII = 8.6+0.1 = 8.7 м 2 °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 SIверт = 8.4 * 1.5 * 4 = 50.4 м 2
  • зона I горизонтальная SIгориз = 8.4 * 0.5 * 4 = 16.8 м 2
  • зона II SII = 7.4*7.4 — 3.4*3.4 = 43.2 м 2
  • зона III SIII = 3.4*3.4 = 11.56 м 2

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

  • Q — теплопотери, Вт
  • S — площадь ограждения, м 2
  • R — теплосопротивление ограждения, м 2 °С/Вт
  • T — разница температур между внутренним и наружным воздухом. Я беру ее равной 20°С — (-5.9°С) = 25.9°С

Определяем теплопотери:

  • QIверт = 50.4 * 25.9 / 9.96 = 131 Вт
  • QIгориз = 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 Qобщ = 131+198+254+34 = 617 Вт
Читайте также:  Асбестовский завод тепло энергетического оборудования

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 Rпола, все остальное делается точно также. А вообще, если есть небольшой навык, лучше всего подобные расчеты вести в Excel.

Согласно СНиП 41-01-2003 полы этажа здания, расположенные на грунте и лагах, разграничиваются на четыре зоны-полосы шириной 2 м параллельно наружным стенам (рис. 2.1). При подсчёте потерь тепла через полы, расположенные на грунте или лагах, поверхность участков полов возле угла наружных стен (в I зоне-полосе) вводится в расчёт дважды (квадрат 2х2 м).

Рис. 2.1. Схема расположения зон утеплённых полов, расположенных на грунте и лагах и стен, расположенных ниже уровня земли

Сопротивление теплопередаче следует определять:

а) для неутеплённых полов на грунте и стен, расположенных ниже уровня земли, с теплопроводностью l ³ 1,2 Вт/(м×°С) по зонам шириной 2 м, параллельным наружным стенам, принимая Rн.п., (м 2 ×°С)/Вт, равным:

4,3 – для II зоны;

8,6 – для III зоны;

14,2 – для IV зоны (для оставшейся площади пола);

б) для утеплённых полов на грунте и стен, расположенных ниже уровня земли, с теплопроводностью lу.с. 2 ×°С)/Вт, по формуле

; (2.2)

в) термическое сопротивление теплопередаче отдельных зон полов на лагах Rл, (м 2 ×°С)/Вт, определяют по формулам:

I зона – ;

II зона – ;

III зона – ;

IV зона – ,

где , , , – значения термического сопротивления теплопередаче отдельных зон неутеплённых полов, (м 2 ×°С)/Вт, соответственно численно равные 2,1; 4,3; 8,6; 14,2; – сумма значений термического сопротивления теплопередаче утепляющего слоя полов на лагах, (м 2 ×°С)/Вт.

Величину вычисляют по выражению:

, (2.4)

здесь – термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек
(табл. 2.1); δд – толщина слоя из досок, м; λд – теплопроводность материала из дерева, Вт/(м·°С).

Потери тепла через пол, расположенный на грунте, Вт:

, (2.5)

где , , , – площади соответственно I,II,III,IV зон-полос, м 2 .

Потери тепла через пол, расположенный на лагах, Вт:

, (2.6)

Пример 2.2.

– наружных стен – две;

– конструкция полов: полы бетонные, покрытые линолеумом;

Поз. Конструкция пола Толщина слоя δ, м Теплопроводность материала λ, Вт/(м·°С) [1]
Линолеум на мастике 0,008 0,33
Цементная стяжка 0,022 0,18
Бетон В 7,5 0,120 1,2
Уплотненный грунт

– район строительства – г. Липецк;

– расчётная температура внутреннего воздуха °С;

°С.

Порядок расчёта.

1. Вычерчиваем план первого этажа в масштабе с указанием основных размеров и делим пол на четыре зоны-полосы шириной 2 м параллельно наружным стенам.

Рис. 2.2. Фрагмент плана и расположение зон полов в жилой комнате №1
(к примерам 2.2 и 2.3)

2. В жилой комнате № 1 размещаются только I-ая и часть II-ой зоны.

Определяем размеры каждой зоны-полосы:

I-ая зона: 2,0´5,0 м и 2,0´3,0 м;

II-ая зона: 1,0´3,0 м.

3. Площади каждой зоны равны:

м 2 ; м 2 .

4. Определяем сопротивление теплопередаче каждой зоны по формуле (2.2):

(м 2 ×°С)/Вт,

(м 2 ×°С)/Вт.

5. По формуле (2.5) определяем потери тепла через пол, расположенный на грунте:

Вт.

Пример 2.3.

– конструкция пола: полы деревянные на лагах;

Поз. Конструкция пола Толщина слоя δ, м Теплопроводность материала λ, Вт/(м·°С) [1]
Доски 0,030 0,15
Лага 0,060 0,40
Прокладка 0,032 0,15
Два слоя толя 0,005 0,23
Кирпичный столбик на цементном растворе 250´120 0,250 0,45
Воздушная прослойка 0,350
Уплотненный грунт

– наружных стен – две (рис. 2.2);

– район строительства – г. Липецк;

– расчётная температура внутреннего воздуха °С; °С.

Читайте также:  Трокадеро керама марацци в интерьере

Порядок расчёта.

1. Вычерчиваем план первого этажа в масштабе с указанием основных размеров и делим пол на четыре зоны-полосы шириной 2 м параллельно наружным стенам.

2. В жилой комнате №1 размещаются только I-ая и часть II-ой зоны.

Определяем размеры каждой зоны-полосы:

I-ая зона: 2,0´5,0 м и 2,0´3,0 м;

II-ая зона: 1,0´3,0 м.

3. Площади каждой зоны равны:

м 2 ; м 2 .

4. Т.к. толщина воздушной прослойки δв.п. = 0,35 м, то по табл. 2.1 величина = 0,19 (м 2 ×°С)/Вт.

5. Определяем термическое сопротивление теплопередаче каждой зоны по формулам (2.3):

(м 2 ×°С)/Вт,

(м 2 ×°С)/Вт.

6. Потери тепла через пол, расположенный на лагах, определяем по формуле (2.6):

Вт.

Таблица 2.1 – Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек [1]

Термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки Rв.п, (м 2 ×°С)/Вт
Толщина воздушной прослойки, м горизонтальной при потоке тепла снизу вверх и вертикальной горизонтальной при потоке тепла сверху вниз
при температуре воздуха в прослойке
положи- тельной отрица- тельной положи- тельной отрица- тельной
0,01 0,13 0,15 0,14 0,15
0,02 0,14 0,15 0,15 0,19
0,03 0,14 0,16 0,16 0,21
0,05 0,14 0,17 0,17 0,22
0,1 0,15 0,18 0,18 0,23
0,15 0,15 0,18 0,19 0,24
0,2-0,3 0,15 0,19 0,19 0,24
Примечание. При оклейке одной или обеих поверхностей воздушной прослойки алюминиевой фольгой термическое сопротивление следует увеличивать в 2 раза.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Методика расчета теплопотерь помещений и порядок его выполнения (см. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий, пункт 5).

Дом теряет тепло через ограждающие конструкции (стены, перекрытия, окна, крыша, фундамент), вентиляцию и канализацию. Основные потери тепла идут через ограждающие конструкции — 60–90% от всех теплопотерь.

В любом случае учет теплопотерь необходимо производить для всех конструкций ограждающего типа, которые присутствуют в отапливаемом помещении.

При этом не обязательно учитывать потери тепла, которые осуществляются через внутренние конструкции, если разность их температуры с температурой в соседних помещениях не превышает 3 градусов по Цельсию.

Теплопотери через ограждающие конструкции

Тепловые потери помещений в основном зависят от:
1 Разницы температур в доме и на улице (чем разница больше, тем потери выше),
2 Теплозащитных свойств стен, окон, дверей, покрытий, пола (так называемых ограждающих конструкций помещения).

Ограждающие конструкции в основном не являются однородными по структуре. А обычно состоят из нескольких слоёв. Пример: стена из ракушника = штукатурка + ракушник + наружная отделка. В эту конструкцию могут входить и замкнутые воздушные прослойки (пример: полости внутри кирпичей или блоков). Вышеперечисленные материалы имеют отличающиеся друг от друга теплотехнические характеристики. Основной такой характеристикой для слоя конструкции является его сопротивление теплопередачи R.

Где q – это количество тепла, которое теряет квадратный метр ограждающей поверхности (измеряется обычно в Вт/м.кв.)

ΔT — разница между температурой внутри расчитываемого помещения и наружной температурой воздуха (температура наиболее холодной пятидневки °C для климатичекского района в котором находится расчитываемое здание).

В основном внутренняя температура в помещениях принимается. Жилые помещения 22 оС. Нежилые 18 оС. Зоны водных процедур 33 оС.

Когда речь идёт о многослойной конструкции, то сопротивления слоёв конструкции складываются.

δ — толщина слоя, м;

λ — расчётный коэффициент теплопроводности материала слоя конструкции, с учетом условий эксплуатации ограждающих конструкций, Вт / (м2 оС).

Ну, вот с основными данными, требуемыми для расчёта разобрались.

Итак для расчёта тепловых потерь через ограждающие конструкции нам нужны:

1. Сопротивление теплопередачи конструкций (если конструкция многослойная то Σ R слоёв)

2. Разница между температурой в расчётном помещении и на улице (температура наиболее холодной пятидневки °C. ). ΔT

3. Площади ограждений F (Отдельно стены, окна, двери, потолок, пол)

4. Еще пригодится ориентация здания по отношению к сторонам света.

Формула для расчёта теплопотерь ограждением выглядит так:

Qогр=(ΔT / Rогр)* Fогр * n *(1+∑b)

Читайте также:  Как рассчитать куб леса таблица

Qогр — тепло потери через ограждающие конструкции, Вт

Rогр – сопротивление теплопередаче, м.кв.°C/Вт; (Если несколько слоёв то ∑ Rогр слоёв)

Fогр – площадь ограждающей конструкции, м;

n – коэффициент соприкосновения ограждающей конструкции с наружным воздухом.

Ограждающие конструкции Коэффициент n
1. Наружные стены и покрытия (в том числе вентилируемые наружным воздухом), перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов) и над проездами; перекрытия над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне
2. Перекрытия над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытия чердачные (с кровлей из рулонных материалов); перекрытия над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне 0,9
3. Перекрытия над не отапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах 0,75
4. Перекрытия над не отапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенные выше уровня земли 0,6
5. Перекрытия над не отапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли 0,4

Теплопотери каждой ограждающей конструкции считаются отдельно. Величина теплопотерь через ограждающие конструкции всего помещения будет сумма теплопотерь через каждую ограждающую конструкцию помещения

Расчет теплопотерь через полы

Неутепленный пол на грунте

Обычно теплопотери пола в сравнении с аналогичными показателями других ограждающих конструкций здания (наружные стены, оконные и дверные проемы) априори принимаются незначительными и учитываются в расчетах систем отопления в упрощенном виде. В основу таких расчетов закладывается упрощенная система учетных и поправочных коэффициентов сопротивления теплопередаче различных строительных материалов.

Если учесть, что теоретическое обоснование и методика расчета теплопотерь грунтового пола была разработана достаточно давно (т.е. с большим проектным запасом), можно смело говорить о практической применимости этих эмпирических подходов в современных условиях. Коэффициенты теплопроводности и теплопередачи различных строительных материалов, утеплителей и напольных покрытий хорошо известны, а других физических характеристик для расчета теплопотерь через пол не требуется. По своим теплотехническим характеристикам полы принято разделять на утепленные и неутепленные, конструктивно – полы на грунте и лагах.

Расчет теплопотерь через неутепленный пол на грунте основывается на общей формуле оценки потерь теплоты через ограждающие конструкции здания:

где Q – основные и дополнительные теплопотери, Вт;

А – суммарная площадь ограждающей конструкции, м2;

, – температура внутри помещения и наружного воздуха, оС;

β — доля дополнительных теплопотерь в суммарных;

n – поправочный коэффициент, значение которого определяется местоположением ограждающей конструкции;

– сопротивление теплопередаче, м2 •°С/Вт.

Заметим, что в случае однородного однослойного перекрытия пола сопротивление теплопередаче Rо обратно пропорционально коэффициенту теплопередачи материала неутепленного пола на грунте.

При расчете теплопотерь через неутепленный пол применяется упрощенный подход, при котором величина (1+ β) n = 1. Теплопотери через пол принято производить методом зонирования площади теплопередачи. Это связано с естественной неоднородностью температурных полей грунта под перекрытием.

Теплопотери неутепленного пола определяются отдельно для каждой двухметровой зоны, нумерация которых начинается от наружной стены здания. Всего таких полос шириной 2 м принято учитывать четыре, считая температуру грунта в каждой зоне постоянной. Четвертая зона включает в себя всю поверхность неутепленного пола в границах первых трех полос. Сопротивление теплопередаче принимается: для 1-ой зоны R1=2,1; для 2-ой R2=4,3; соответственно для третьей и четвертой R3=8,6, R4=14,2 м2*оС/Вт.

Рис.1. Зонирование поверхности пола на грунте и примыкающих заглубленных стен при расчете теполопотерь

В случае заглубленных помещений с грунтовым основанием пола: площадь первой зоны, примыкающей к стеновой поверхности, учитывается в расчетах дважды. Это вполне объяснимо, так как теплопотери пола суммируются с потерями тепла в примыкающих к нему вертикальных ограждающих конструкциях здания.

Расчет теплопотерь через пол производится для каждой зоны отдельно, а полученные результаты суммируются и используются для теплотехнического обоснования проекта здания. Расчет для температурных зон наружных стен заглубленных помещений производиться по формулам, аналогичным приведенным выше.

В расчетах теплопотерь через утепленный пол (а таковым он считается, если в его конструкции есть слои материала с теплопроводностью менее 1,2 Вт/(м • °С)) величина сопротивления теплопередачи неутепленного пола на грунте увеличивается в каждом случае на сопротивление теплопередаче утепляющего слоя:

где δу.с – толщина утепляющего слоя, м; λу.с – теплопроводность материала утепляющего слоя, Вт/(м •°С).

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *