محاسبه مهندسی حرارت طبقات واقع در زمین. محاسبه تلفات حرارتی کف بر روی زمین در صفحه زغال سنگ اظهارات و نتیجه گیری

طبق SNiP 41-01-2003، طبقات طبقه ساختمان، واقع بر روی زمین و سیاهههای مربوط، به چهار ناحیه نوار به عرض 2 متر به موازات دیوارهای بیرونی محدود شده است (شکل 2.1). هنگام محاسبه اتلاف گرما از طریق طبقات واقع بر روی زمین یا سیاهههای مربوط، سطح بخشهای کف در نزدیکی گوشه دیوارهای بیرونی ( در I zone-lane ) دو بار (مربع 2x2 متر) وارد محاسبه می شود.

مقاومت انتقال حرارت باید تعیین شود:

الف) برای کف های غیر عایق روی زمین و دیوارهای واقع در زیر سطح زمین، با هدایت حرارتی l ³ 1.2 W / (m × ° C) در مناطقی به عرض 2 متر، موازی با دیوارهای بیرونی، آر n.p . ، (m 2 × ° C) / W، برابر با:

2.1 - برای منطقه I.

4.3 - برای منطقه II؛

8.6 - برای منطقه III.

14.2 - برای منطقه IV (برای سطح کف باقی مانده)؛

ب) برای کف های عایق شده روی زمین و دیوارهای واقع در زیر سطح زمین، با هدایت حرارتی l c.s.< 1,2 Вт/(м×°С) утепляющего слоя толщиной d у.с. , м, принимая آر u.p. ، (m 2 × ° C) / W، طبق فرمول

ج) مقاومت حرارتی در برابر انتقال حرارت مناطق جداگانه طبقات روی سیاهههای مربوط آر l، (m 2 × ° C) / W، با فرمول تعیین می شود:

منطقه I - ;

منطقه II - ;

منطقه III - ;

منطقه IV - ,

که در آن،،، مقادیر مقاومت حرارتی در برابر انتقال حرارت مناطق جداگانه طبقه های غیر عایق، (m 2 × ° C) / W، به ترتیب، عددی برابر با 2.1 است. 4.3; 8.6; 14.2; - مجموع مقادیر مقاومت حرارتی در برابر انتقال حرارت لایه عایق طبقات روی سیاهههای مربوط، (m 2 × ° C) / W.

مقدار با عبارت محاسبه می شود:

, (2.4)

در اینجا مقاومت حرارتی لایه های هوای بسته است
(جدول 2.1)؛ δ d ضخامت لایه تخته ها، m است. λ d - هدایت حرارتی مواد چوبی، W / (m · ° С).

اتلاف حرارت از طریق کف واقع بر روی زمین، W:

, (2.5)

که در آن،،، به ترتیب مناطق نوارهای I، II، III، IV، m 2 هستند.

اتلاف حرارت از طریق کف واقع در سیاهههای مربوط، W:

, (2.6)

مثال 2.2.

اطلاعات اولیه:

- طبقه اول؛

- دیوارهای خارجی - دو؛

- ساخت و ساز کف: کف بتنی پوشیده شده با مشمع کف اتاق.

- دمای طراحی هوای داخلی ° С؛

روش محاسبه

برنج. 2.2. قطعه ای از پلان و موقعیت مناطق طبقات در اتاق نشیمن شماره 1
(به مثال های 2.2 و 2.3)

2. اتاق نشیمن شماره 1 فقط مناطق 1 و بخشی از 2 را در خود جای می دهد.

منطقه اول: 2.0´5.0 متر و 2.0´3.0 متر؛

منطقه دوم: 1.0´3.0 متر.

3. مساحت هر زون برابر است:

4. مقاومت در برابر انتقال حرارت هر ناحیه را با فرمول (2.2) تعیین کنید:

(m 2 × ° C) / W،

(m 2 × ° C) / W.

5. با استفاده از فرمول (2.5)، اتلاف گرما را از طریق کف واقع بر روی زمین تعیین می کنیم:

مثال 2.3.

اطلاعات اولیه:

- ساختار کف: کف چوبی روی سیاهههای مربوط.

- دیوارهای خارجی - دو (شکل 2.2).

- طبقه اول؛

- منطقه ساخت و ساز - لیپتسک؛

- دمای طراحی هوای داخلی ° С؛ درجه سانتیگراد

روش محاسبه

1. پلان طبقه اول را در مقیاسی که ابعاد اصلی را نشان می دهد ترسیم می کنیم و کف را به چهار ناحیه نوار به عرض 2 متر موازی با دیوارهای بیرونی تقسیم می کنیم.

2. اتاق نشیمن شماره 1 فقط مناطق 1 و بخشی از 2 را در خود جای می دهد.

اندازه هر نوار نوار را تعیین کنید:

برای محاسبه اتلاف حرارت از طریق کف و سقف، به داده های زیر نیاز دارید:

• ابعاد خانه 6*6 متر می باشد.
• طبقات تخته های لبه دار، شیاردار به ضخامت 32 میلی متر، روکش شده با تخته نئوپان به ضخامت 0.01 متر، عایق بندی شده با عایق پشم معدنی به ضخامت 0.05 متر است.زیر خانه زیرزمینی برای نگهداری سبزیجات و نگهداری وجود دارد. در زمستان، دمای هوا در زیر زمین به طور متوسط ​​+ 8 درجه سانتیگراد است.
• سقف - سقف ها از پانل های چوبی ساخته شده اند، سقف ها از سمت اتاق زیر شیروانی با لایه عایق پشم معدنی به ضخامت 0.15 متر، با یک لایه ضد آب بخار عایق بندی شده اند. اتاق زیر شیروانی عایق بندی نشده است.

محاسبه اتلاف حرارت از طریق کف

تخته های R = B / K = 0.032 m / 0.15 W / mK = 0.21 m²x ° C / W، که در آن B ضخامت ماده است، K ضریب هدایت حرارتی است.

Rdsp = B / K = 0.01 m / 0.15 W / mK = 0.07 m² x ° C / W

عایق حرارتی R = B / K = 0.05 m / 0.039 W / mK = 1.28 m2x ° C / W

مقدار کل طبقه R = 0.21 + 0.07 + 1.28 = 1.56 m2x ° C / W

با توجه به اینکه در زیرزمین دما در زمستان به طور مداوم در حدود + 8 درجه سانتیگراد نگه داشته می شود، dT مورد نیاز برای محاسبه تلفات حرارتی برابر با 22-8 = 14 درجه است. اکنون ما تمام داده ها را برای محاسبه تلفات حرارتی از طریق کف داریم:

طبقه Q = SхdT / R = 36 m2x14 درجه / 1.56 m2x ° C / W = 323.07 Wh (0.32 kWh)

محاسبه اتلاف حرارت از طریق سقف

مساحت سقف برابر با سقف S کف = 36 متر مربع است

هنگام محاسبه مقاومت حرارتی سقف، پانل های چوبی را در نظر نمی گیریم، زیرا آنها اتصال محکمی با یکدیگر ندارند و به عنوان عایق حرارت عمل نمی کنند. بنابراین، مقاومت حرارتی سقف:

سقف R = عایق R = ضخامت عایق 0.15 متر / هدایت حرارتی عایق 0.039 W / mK = 3.84 m2x ° C / W

ما تلفات گرما را از طریق سقف محاسبه می کنیم:

Q سقف = SхdT / R = 36 m2x52 درجه / 3.84 m2x ° C / W = 487.5 Wh (0.49 کیلووات ساعت)

انتقال گرما از طریق نرده های خانه یک فرآیند پیچیده است. به منظور در نظر گرفتن هر چه بیشتر این مشکلات، اندازه گیری محل در هنگام محاسبه تلفات حرارتی مطابق با قوانین خاص، که افزایش یا کاهش مشروط مساحت را فراهم می کند. در زیر مفاد اصلی این قوانین آمده است.

قوانین اندازه گیری مناطق سازه های محصور: الف - بخش ساختمان با طبقه زیر شیروانی. ب - بخش ساختمان با پوشش ترکیبی. в - نقشه ساختمان؛ 1 - طبقه بالای زیرزمین؛ 2 - کف روی کنده ها 3 - طبقه روی زمین;

مساحت پنجره ها، درها و سایر بازشوها با کوچکترین دهانه ساختمان اندازه گیری می شود.

مساحت سقف (pt) و کف (pl) (به استثنای کف روی زمین) بین محورهای دیوارهای داخلی و سطح داخلی دیوار بیرونی اندازه گیری می شود.

ابعاد دیوارهای بیرونی به صورت افقی در امتداد محیط بیرونی بین محورهای دیوارهای داخلی و گوشه بیرونی دیوار گرفته می شود و در ارتفاع - در همه طبقات به جز قسمت پایین: از سطح کف تمام شده تا طبقه طبقه بعدی در طبقه بالابالای دیوار بیرونی با بالای پوشش منطبق است، یا طبقه زیر شیروانی... در طبقه همکف، بسته به ساخت کف: الف) از سطح داخلی کف در امتداد زمین. ب) از سطح آماده سازی زیر ساختار کف روی سیاهههای مربوط. ج) از لبه پایین سقف بر روی یک زیرزمین یا زیرزمین گرم نشده.

هنگام تعیین تلفات حرارتی از طریق دیوارهای داخلیمساحت آنها در امتداد محیط داخلی اندازه گیری می شود. اگر اختلاف دمای هوا در این اتاق ها 3 درجه سانتیگراد یا کمتر باشد، می توان از تلفات حرارتی از طریق نرده های داخلی محل چشم پوشی کرد.

تجزیه سطح کف (الف) و قسمت های فرورفته دیوارهای بیرونی (ب) به مناطق طراحی I-IV

انتقال گرما از یک اتاق از طریق ساختار کف یا دیوارها و ضخامت خاکی که با آنها در تماس هستند از قوانین پیچیده پیروی می کند. برای محاسبه مقاومت در برابر انتقال حرارت سازه های واقع در زمین، از روش ساده شده استفاده می شود. سطح کف و دیوارها (در این حالت کف به عنوان ادامه دیوار در نظر گرفته می شود) در امتداد زمین به نوارهایی به عرض 2 متر به موازات محل اتصال دیوار بیرونی و سطح زمین تقسیم می شود.

شمارش مناطق در امتداد دیوار از سطح زمین شروع می شود و اگر دیواری در امتداد زمین وجود نداشته باشد، منطقه I نزدیکترین نوار کف است. دیوار بیرونی... دو خط بعدی به شماره II و III و بقیه طبقه منطقه IV خواهد بود. علاوه بر این، یک منطقه می تواند از روی دیوار شروع شود و روی زمین ادامه یابد.

کف یا دیواری که حاوی لایه های عایق ساخته شده از مواد با ضریب هدایت حرارتی کمتر از 1.2 W / (m · ° C) نباشد غیر عایق نامیده می شود. مقاومت انتقال حرارت چنین طبقه ای معمولاً با R np، m 2 ° C / W نشان داده می شود. برای هر منطقه از کف غیر عایق، وجود دارد ارزش های هنجاریمقاومت در برابر انتقال حرارت:

• منطقه I - RI = 2.1 m 2 ° C / W.
• منطقه II - RII = 4.3 m 2 ° C / W.
• منطقه III - RIII = 8.6 m 2 ° C / W.
• منطقه IV - RIV = 14.2 m 2 ° C / W.

در صورت وجود لایه های عایق در ساختار کف واقع در زمین، آن را عایق می نامند و مقاومت آن در برابر انتقال حرارت بسته R، m 2 ° C / W، با فرمول تعیین می شود:

R pack = R np + R us1 + R us2 ... + R usn

جایی که R np مقاومت در برابر انتقال حرارت ناحیه در نظر گرفته شده کف غیر عایق است، m 2 ° C / W.
R us - مقاومت در برابر انتقال حرارت لایه عایق، m 2 · ° C / W.

برای یک طبقه روی سیاهههای مربوط، مقاومت در برابر انتقال حرارت Rl، m 2 · ° C / W، با فرمول محاسبه می شود.

پیش از این، ما تلفات حرارتی کف روی زمین را برای یک خانه با عرض 6 متر با سطح آب زیرزمینی 6 متر و عمق 3 درجه محاسبه کردیم.
نتایج و بیان مشکل در اینجا -
ما همچنین تلفات گرمایی هوای خیابان و اعماق زمین را در نظر گرفتیم. اکنون مگس ها را از کتلت ها جدا می کنم، یعنی محاسبه را صرفاً در زمین انجام می دهم، بدون در نظر گرفتن انتقال حرارت به هوای بیرون.

من محاسباتی را برای گزینه 1 از محاسبه قبلی (بدون عایق) انجام خواهم داد. و ترکیب داده های زیر
1.GLV 6 متر، +3 در GWL
2.GLV 6 متر، +6 در GWL
3. GWL 4m، +3 در GWL
4. GWL 10 متر، +3 در GWL.
5. GWL 20 متر، +3 در GWL.
بنابراین، ما مسائل مربوط به تأثیر عمق سطح آب زیرزمینی و تأثیر دما بر سطح آب زیرزمینی را می بندیم.
محاسبه، مانند قبل، ثابت است، نوسانات فصلی را در نظر نمی گیرد و اصلاً هوای بیرون را در نظر نمی گیرد.
شرایط یکسان است. خاک دارای لامبدا = 1، دیوارها 310 میلی متر لامبدا = 0.15، کف 250 میلی متر لامبدا = 1.2 است.

نتایج، مانند قبل، هر کدام دو تصویر (ایزوترم و "IK")، و عددی - مقاومت در برابر انتقال حرارت به زمین است.

نتایج عددی:
1.R = 4.01
2.R = 4.01 (همه چیز برای تفاوت عادی شده است، در غیر این صورت نباید اینطور می شد)
3.R = 3.12
4.R = 5.68
5.R = 6.14

در مورد ارزش ها اگر آنها را با عمق GWL مرتبط کنیم، موارد زیر را دریافت می کنیم
4 متر R / L = 0.78
6 متر R / L = 0.67
10 متر R / L = 0.57
20 متر R / L = 0.31
R/L برابر با یک (یا بهتر است بگوییم، ضریب معکوس هدایت حرارتی خاک) برای بی نهایت خواهد بود. خانه بزرگ، در مورد ما، ابعاد خانه با عمقی که تلفات حرارتی در آن انجام می شود و چقدر قابل مقایسه است. خانه کوچکتردر مقایسه با عمق، این نسبت باید کمتر باشد.

وابستگی حاصل از R / L باید به نسبت عرض خانه به GWL (B / L) بستگی داشته باشد، به علاوه، همانطور که قبلا ذکر شد، در B / L-> بی نهایت R / L-> 1 / Lambda.
در مجموع، نکات زیر برای یک خانه بی نهایت طولانی وجود دارد:
L / B | R * Lambda / L
0 | 1
0,67 | 0,78
1 | 0,67
1,67 | 0,57
3,33 | 0,31
این وابستگی به خوبی با نمایی تقریب می شود (نمودار را در تفسیر ببینید).
علاوه بر این، توان می تواند به روشی ساده تر بدون از دست دادن دقت زیادی نوشته شود
R * Lambda / L = EXP (-L / (3B))
این فرمول در همان نقاط نتایج زیر را به دست می دهد:
0 | 1
0,67 | 0,80
1 | 0,72
1,67 | 0,58
3,33 | 0,33
آن ها خطا در 10٪، به عنوان مثال. بسیار رضایتبخش.

بنابراین، برای یک خانه بی نهایت با هر عرض و برای هر GWL در محدوده در نظر گرفته شده، فرمولی برای محاسبه مقاومت در برابر انتقال حرارت در GWL داریم:
R = (L / Lambda) * EXP (-L / (3B))
در اینجا L عمق سطح آب زیرزمینی است، لامبدا هدایت حرارتی خاک، B عرض خانه است.
این فرمول در محدوده L / 3B از 1.5 تا حدود بی نهایت (GWL بالا) قابل اجرا است.

اگر از فرمول برای سطوح عمیق تر آب زیرزمینی استفاده کنیم، فرمول خطای قابل توجهی می دهد، به عنوان مثال، برای عمق 50 متر و عرض 6 متر از خانه، داریم: R = (50/1) * exp (-50/18) = 3.1 که مشخصا خیلی کوچک است.

روز خوبی داشته باشید، همگی!

نتیجه گیری:
1. افزایش عمق GWW منجر به کاهش متناظر در اتلاف گرما نمی شود آب های زیرزمینیچون همه چیز دخیل است مقدار زیادخاک
2. در عین حال، سیستم هایی با GWL از نوع 20 متر و بیشتر ممکن است هرگز در طول "عمر" خانه به بیمارستان دریافت شده در محاسبه نروند.
3. R ​​به زمین چندان بزرگ نیست، در سطح 3-6 است، بنابراین اتلاف حرارت در عمق کف در امتداد زمین بسیار قابل توجه است. این با نتیجه قبلی در مورد عدم کاهش زیاد در اتلاف گرما هنگام عایق کاری نوار یا ناحیه کور مطابقت دارد.
4. فرمولی از نتایج بدست آمده است، از آن برای سلامتی استفاده کنید (به خطر و خطر خود، طبیعتاً از شما می خواهم که قبلاً بدانید که من مسئولیتی در قبال قابلیت اطمینان فرمول و سایر نتایج و کاربرد آنها در تمرین).
5. از تحقیق کوچکی که در ذیل در تفسیر انجام شده است. اتلاف گرما در بیرون باعث کاهش اتلاف حرارت به زمین می شود.آن ها در نظر گرفتن دو فرآیند انتقال حرارت به طور جداگانه نادرست است. و با افزایش حفاظت حرارتی از خیابان، تلفات حرارتی به زمین را افزایش می دهیمو بنابراین روشن می شود که چرا تأثیر گرم کردن کانتور خانه که قبلاً به دست آمده بود چندان قابل توجه نیست.

ماهیت محاسبات حرارتی مکانها، در درجات مختلف، واقع در زمین، به تعیین تأثیر "سرما" جوی بر رژیم حرارتی آنها کاهش می یابد، یا بهتر بگوییم، تا چه حد یک خاک خاص یک اتاق معین را از اثرات دمای اتمسفر عایق می کند. . زیرا خواص عایق حرارتی خاک به عوامل زیادی بستگی دارد، سپس تکنیک به اصطلاح 4 منطقه اتخاذ شد. این بر این فرض ساده استوار است که هر چه لایه خاک ضخیم تر باشد، خواص عایق حرارتی آن بالاتر است (تا حد زیادی اثر جو کاهش می یابد). کمترین فاصله (عمودی یا افقی) تا جو به 4 ناحیه تقسیم می شود که 3 ناحیه آن دارای عرض (اگر یک طبقه در امتداد زمین باشد) یا عمق (اگر این دیوارها در امتداد زمین باشند) 2 متر است. چهارمی دارای این خصوصیات برابر با بی نهایت است. طبق اصل، به هر یک از 4 منطقه، خواص عایق حرارت دائمی خود اختصاص داده شده است - هر چه منطقه بیشتر باشد (بزرگتر باشد شماره سریال) ، تأثیر جو کمتر می شود. با حذف رویکرد رسمی، می توان نتیجه گیری ساده ای داشت که هر چه نقطه ای از اتاق از جو دورتر باشد (با تعدد 2 متر)، بیشتر شرایط مساعد(از نظر تأثیر جو) قرار خواهد گرفت.

بنابراین، شمارش مناطق مشروط در امتداد دیوار از سطح زمین آغاز می شود، به شرطی که دیوارهایی در امتداد زمین وجود داشته باشد. اگر هیچ دیواری در امتداد زمین وجود نداشته باشد، اولین منطقه نوار کف نزدیک ترین به دیوار بیرونی خواهد بود. علاوه بر این، مناطق 2 و 3 به عرض 2 متر شماره گذاری شده اند. منطقه باقیمانده منطقه 4 است.

مهم است که در نظر بگیرید که این منطقه می تواند از دیوار شروع شود و به زمین ختم شود. در این مورد، هنگام انجام محاسبات باید مراقب باشید.

اگر کف عایق نباشد، مقادیر مقاومت های انتقال حرارت کف غیر عایق بر اساس مناطق عبارتند از:

منطقه 1 - R n.p. = 2.1 متر مربع * C / W

منطقه 2 - R n.p. = 4.3 متر مربع * C / W

منطقه 3 - R n.p. = 8.6 متر مربع * C / W

منطقه 4 - R n.p. = 14.2 متر مربع * C / W

برای محاسبه مقاومت در برابر انتقال حرارت برای کفپوش های عایق، می توانید از فرمول زیر استفاده کنید:

- مقاومت در برابر انتقال حرارت هر منطقه از کف غیر عایق، m2 * C / W؛

- ضخامت عایق، متر؛

- ضریب هدایت حرارتی عایق، W / (m * C)؛