Vloerweerstand per zone. Thermische berekening van vloeren op de grond

18.10.2019

Het warmteverlies via een vloer op de grond wordt per zone berekend. Hiertoe wordt het vloeroppervlak verdeeld in stroken van 2 m breed, evenwijdig aan de buitenmuren. De dichtstbijzijnde rijstrook buitenmuur, worden aangeduid als de eerste zone, de volgende twee strepen als de tweede en derde zone, en de rest van het vloeroppervlak als de vierde zone.

Bij het berekenen van warmteverlies kelders In dit geval wordt de verdeling in strookzones gemaakt vanaf het maaiveld langs het oppervlak van het ondergrondse deel van de muren en verder langs de vloer. Voorwaardelijke warmteoverdrachtsweerstanden voor zones worden in dit geval op dezelfde manier geaccepteerd en berekend als voor een geïsoleerde vloer in de aanwezigheid van isolatielagen, die in dit geval lagen van de muurconstructie zijn.

De warmteoverdrachtscoëfficiënt K, W/(m 2 ∙°C) voor elke zone van de geïsoleerde vloer op de grond wordt bepaald door de formule:

waar is de warmteoverdrachtsweerstand van een geïsoleerde vloer op de grond, m 2 ∙°C/W, berekend met de formule:

= + Σ, (2,2)

waar is de warmteoverdrachtsweerstand van de niet-geïsoleerde vloer van de i-de zone;

δ j – dikte van de j-de laag van de isolatiestructuur;

λj is de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van het materiaal waaruit de laag bestaat.

Voor alle gebieden van niet-geïsoleerde vloeren zijn er gegevens over de weerstand tegen warmteoverdracht, die worden geaccepteerd op basis van:

2,15 m 2 ∙°С/W – voor de eerste zone;

4,3 m 2 ∙°С/W – voor de tweede zone;

8,6 m 2 ∙°С/W – voor de derde zone;

14,2 m 2 ∙°С/W – voor de vierde zone.

Bij dit project bestaan de vloeren op de grond uit 4 lagen. De vloerconstructie is weergegeven in Figuur 1.2, de wandconstructie is weergegeven in Figuur 1.1.

Een voorbeeld van een thermische berekening van vloeren op de grond voor ventilatiekamer 002:

1. De indeling in zones in de ventilatiekamer is conventioneel weergegeven in figuur 2.3.

Figuur 2.3. Verdeling van de ventilatiekamer in zones

In de figuur is te zien dat de tweede zone een deel van de muur en een deel van de vloer omvat. Daarom wordt de warmteoverdrachtsweerstandscoëfficiënt van deze zone tweemaal berekend.

2. Laten we de warmteoverdrachtsweerstand van een geïsoleerde vloer op de grond bepalen, m 2 ∙°C/W:

2,15 + = 4,04 m 2 ∙°С/W,

4,3 + = 7,1 m 2 ∙°С/W,

4,3 + = 7,49 m 2 ∙°С/W,

8,6 + = 11,79 m 2 ∙°С/W,

14,2 + = 17,39 m 2 ∙°C/W.

Er is warmteoverdracht via de behuizing van een huis complex proces. Om zoveel mogelijk rekening te houden met deze moeilijkheden, worden metingen van gebouwen bij het berekenen van warmteverlies uitgevoerd volgens bepaalde regels, die voorzien in een voorwaardelijke toename of afname van de oppervlakte. Hieronder vindt u de belangrijkste bepalingen van dit reglement.

Regels voor het meten van oppervlakken van omhullende constructies: a - gedeelte van een gebouw met een zolderverdieping; b - gedeelte van een gebouw met een gecombineerde bekleding; c - bouwplan; 1 - verdieping boven de kelder; 2 - vloer op balken; 3 - verdieping op de begane grond;

De oppervlakte van ramen, deuren en andere openingen wordt gemeten aan de hand van de kleinste constructieopening.

Het oppervlak van het plafond (pt) en de vloer (pl) (behalve de vloer op de grond) wordt gemeten tussen de assen van de binnenmuren en het binnenoppervlak van de buitenmuur.

De afmetingen van de buitenmuren worden horizontaal genomen langs de buitenomtrek tussen de assen van de binnenmuren en de buitenste hoek van de muur, en in hoogte - op alle verdiepingen behalve de bodem: vanaf het niveau van de afgewerkte vloer tot de vloer van de volgende verdieping. Op de bovenste verdieping valt de bovenkant van de buitenmuur samen met de bovenkant van de overkapping of zolderverdieping. Op de benedenverdieping, afhankelijk van het vloerontwerp: a) vanaf binnenoppervlak vloeren op de grond; b) vanaf het voorbereidingsoppervlak voor de vloerconstructie op de balken; c) vanaf de onderkant van het plafond boven een onverwarmde ondergrond of kelder.

Bij het bepalen van het warmteverlies door binnenmuren hun oppervlakten worden gemeten langs de interne omtrek. Warmteverliezen via de interne behuizingen van kamers kunnen worden genegeerd als het verschil in luchttemperatuur in deze kamers 3 °C of minder bedraagt.

Opdeling van het vloeroppervlak (a) en verzonken delen van buitenmuren (b) in ontwerpzones I-IV

De overdracht van warmte uit een ruimte via de structuur van de vloer of muur en de dikte van de grond waarmee deze in contact komen, is onderworpen aan complexe wetten. Om de warmteoverdrachtsweerstand van constructies op de grond te berekenen, wordt een vereenvoudigde methode gebruikt. Het oppervlak van de vloer en muren (waarbij de vloer wordt beschouwd als een voortzetting van de muur) wordt langs de grond verdeeld in stroken van 2 m breed, evenwijdig aan de kruising van de buitenmuur en het grondoppervlak.

Het tellen van zones begint langs de muur vanaf het maaiveld, en als er geen muren langs de grond zijn, is zone I de vloerstrook die zich het dichtst bij de buitenmuur bevindt. De volgende twee strepen zijn genummerd II en III, en de rest van de vloer is zone IV. Bovendien kan één zone op de muur beginnen en doorgaan op de vloer.

Een vloer of muur die geen isolatielagen bevat die zijn gemaakt van materialen met een thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van minder dan 1,2 W/(m °C), wordt niet-geïsoleerd genoemd. De warmteoverdrachtsweerstand van een dergelijke vloer wordt doorgaans aangegeven met R np, m 2 °C/W. Voor elke zone van een niet-geïsoleerde vloer worden standaardwaarden voor de warmteoverdrachtsweerstand gegeven:

zone I - RI = 2,1 m 2 °C/W;
zone II - RII = 4,3 m 2 °C/W;
zone III - RIII = 8,6 m 2 °C/W;
zone IV - RIV = 14,2 m 2 °C/W.

Als de structuur van een vloer op de grond isolatielagen heeft, wordt deze geïsoleerd genoemd en wordt de warmteoverdrachtsweerstand R-eenheid, m 2 °C/W, bepaald door de formule:

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

Waarbij R np de warmteoverdrachtsweerstand is van de beschouwde zone van de niet-geïsoleerde vloer, m 2 °C/W;
R us - warmteoverdrachtsweerstand van de isolatielaag, m 2 °C/W;

Voor een vloer op balken wordt de warmteoverdrachtsweerstand Rl, m 2 °C/W, berekend met behulp van de formule.

Eerder berekenden we het warmteverlies van de vloer langs de grond voor een huis van 6 m breed met een grondwaterpeil van 6 m en +3 graden diep.
Resultaten en probleemstelling hier -
Ook werd rekening gehouden met warmteverlies naar de straatlucht en diep in de grond. Nu ga ik de vliegen scheiden van de schnitzels, namelijk, ik voer de berekening puur in de grond uit, exclusief warmteoverdracht naar de buitenlucht.

Voor optie 1 uit de vorige berekening (zonder isolatie) ga ik berekeningen uitvoeren. en de volgende gegevenscombinaties
1. GWL 6m, +3 bij GWL
2. GWL 6m, +6 bij GWL
3. GWL 4m, +3 bij GWL
4. GWL 10m, +3 bij GWL.
5. GWL 20m, +3 bij GWL.
Zo sluiten we de vragen af die verband houden met de invloed van de grondwaterdiepte en de invloed van de temperatuur op het grondwater.
De berekening is, net als voorheen, stationair, waarbij geen rekening wordt gehouden met seizoensschommelingen en doorgaans ook geen rekening wordt gehouden met de buitenlucht
De voorwaarden zijn hetzelfde. De grond heeft Lyamda=1, muren 310 mm Lyamda=0,15, vloer 250 mm Lyamda=1,2.

De resultaten zijn, net als voorheen, twee afbeeldingen (isothermen en "IR"), en numerieke afbeeldingen: weerstand tegen warmteoverdracht naar de bodem.

Numerieke resultaten:
1. R=4,01
2. R=4,01 (Alles is genormaliseerd voor het verschil, het had niet anders mogen zijn)
3. R=3,12
4. R=5,68
5. R=6,14

Wat betreft de maten. Als we ze correleren met de diepte van het grondwaterpeil, krijgen we het volgende
4m. R/L=0,78
6m. R/L=0,67
10m. R/L=0,57
20m. R/L=0,31
R/L zou voor oneindig lang gelijk zijn aan eenheid (of beter gezegd de inverse thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van de grond). groot huis In ons geval zijn de afmetingen van de woning vergelijkbaar met de diepte tot waar warmteverlies optreedt en wat kleiner huis In vergelijking met de diepte zou deze verhouding kleiner moeten zijn.

De resulterende R/L-relatie moet afhangen van de verhouding tussen de breedte van het huis en het maaiveld (B/L), plus, zoals al gezegd, voor B/L->oneindig R/L->1/Lamda.
In totaal zijn er voor een oneindig lang huis de volgende punten:
L/B | R*Lambda/L
0 | 1
0,67 | 0,78
1 | 0,67
1,67 | 0,57
3,33 | 0,31
Deze afhankelijkheid wordt goed benaderd door een exponentiële afhankelijkheid (zie grafiek in de commentaren).
Bovendien kan de exponent eenvoudiger worden geschreven zonder veel verlies aan nauwkeurigheid, namelijk
R*Lambda/L=EXP(-L/(3B))
Deze formule op dezelfde punten geeft de volgende resultaten:
0 | 1
0,67 | 0,80
1 | 0,72
1,67 | 0,58
3,33 | 0,33
Die. fout binnen 10%, d.w.z. zeer bevredigend.

Daarom hebben we voor een oneindig huis van elke breedte en voor elk grondwaterniveau binnen het beschouwde bereik een formule voor het berekenen van de weerstand tegen warmteoverdracht in het grondwaterniveau:
R=(L/Lamda)*EXP(-L/(3B))
hier is L de diepte van het grondwaterpeil, Lyamda is de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van de grond, B is de breedte van het huis.
De formule is toepasbaar in het L/3B bereik van 1,5 tot ongeveer oneindig (hoge GWL).

Als we de formule gebruiken voor diepere grondwaterstanden, geeft de formule een significante fout, bijvoorbeeld voor een huis van 50 meter diep en 6 meter breed geldt: R=(50/1)*exp(-50/18)=3,1 , wat uiteraard te klein is.

Fijne dag allemaal!

Conclusies:
1. Een verhoging van de diepte van het grondwaterpeil leidt niet tot een overeenkomstige vermindering van het warmteverlies in grondwater, omdat er steeds meer grond bij betrokken is.
2. Tegelijkertijd mogen systemen met een grondwaterstand van 20 m of meer tijdens de “levensduur” van het huis nooit het stationaire niveau bereiken dat in de berekening is opgenomen.
3. R in de grond is niet zo groot, het ligt op het niveau van 3-6, dus het warmteverlies diep in de vloer langs de grond is erg groot. Dit komt overeen met het eerder verkregen resultaat over de afwezigheid van een grote vermindering van het warmteverlies bij het isoleren van de tape of het blinde gebied.
4. Van de resultaten wordt een formule afgeleid, gebruik deze voor uw gezondheid (uiteraard op eigen risico en risico, weet vooraf dat ik op geen enkele wijze verantwoordelijk ben voor de betrouwbaarheid van de formule en andere resultaten en de toepasbaarheid ervan in oefening).
5. Dit volgt uit een kleine studie die hieronder in het commentaar wordt uitgevoerd. Warmteverlies naar de straat vermindert het warmteverlies naar de grond. Die. Het is onjuist om de twee warmteoverdrachtsprocessen afzonderlijk te beschouwen. En door de thermische bescherming tegen de straat te vergroten, vergroten we het warmteverlies naar de grond en zo wordt duidelijk waarom het effect van het isoleren van de eerder verkregen omtrek van het huis niet zo groot is.

Normaal gesproken wordt a priori aangenomen dat het warmteverlies op de vloer in vergelijking met vergelijkbare indicatoren van andere gebouwschillen (buitenmuren, raam- en deuropeningen) onbeduidend is en wordt er in vereenvoudigde vorm rekening mee gehouden in de berekeningen van verwarmingssystemen. De basis voor dergelijke berekeningen is een vereenvoudigd systeem van boekhoud- en correctiecoëfficiënten voor de weerstand tegen warmteoverdracht van verschillende bouwmaterialen.

Als we er rekening mee houden dat de theoretische rechtvaardiging en methodologie voor het berekenen van het warmteverlies van een begane grond al geruime tijd geleden is ontwikkeld (dat wil zeggen met een grote ontwerpmarge), kunnen we veilig praten over de praktische toepasbaarheid van deze empirische benaderingen in moderne omstandigheden. Thermische geleidbaarheid en warmteoverdrachtscoëfficiënten van verschillende bouwmaterialen, isolatiematerialen en vloerbedekkingen zijn algemeen bekend en er zijn geen andere fysieke kenmerken vereist om het warmteverlies via de vloer te berekenen. Volgens hun eigen thermische kenmerken vloeren zijn meestal verdeeld in geïsoleerd en niet-geïsoleerd, structureel - vloeren op de grond en boomstammen.

De berekening van het warmteverlies via een niet-geïsoleerde vloer op de grond is gebaseerd op de algemene formule voor het beoordelen van het warmteverlies via de gebouwschil:

Waar Q– hoofd- en nevenwarmteverliezen, W;

A– totale oppervlakte van de omheiningsconstructie, m2;

tв , tн– binnen- en buitenluchttemperatuur, °C;

β - deel extra warmteverlies in totaal;

N– correctiefactor, waarvan de waarde wordt bepaald door de locatie van de omhullende constructie;

Ro– weerstand tegen warmteoverdracht, m2 °C/W.

Merk op dat bij een homogene enkellaagse vloerbedekking de warmteoverdrachtsweerstand Ro omgekeerd evenredig is met de warmteoverdrachtscoëfficiënt van het niet-geïsoleerde vloermateriaal op de grond.

Bij het berekenen van het warmteverlies via een niet-geïsoleerde vloer wordt een vereenvoudigde aanpak gebruikt, waarbij de waarde (1+ β) n = 1. Warmteverlies via de vloer wordt meestal uitgevoerd door het warmteoverdrachtsgebied in zones in te delen. Dit komt door de natuurlijke heterogeniteit van de temperatuurvelden van de grond onder het plafond.

Het warmteverlies van een niet-geïsoleerde vloer wordt voor elke zone van twee meter afzonderlijk bepaald, waarvan de nummering begint vanaf de buitenmuur van het gebouw. Meestal wordt rekening gehouden met een totaal van vier van dergelijke stroken van 2 m breed, waarbij wordt aangenomen dat de bodemtemperatuur in elke zone constant is. De vierde zone omvat het gehele oppervlak van de niet-geïsoleerde vloer binnen de grenzen van de eerste drie strepen. Er wordt uitgegaan van een weerstand tegen warmteoverdracht: voor de eerste zone R1=2,1; voor de 2e R2=4,3; respectievelijk voor de derde en vierde R3=8,6, R4=14,2 m2*оС/W.

Afb.1. Zonering van het vloeroppervlak op de grond en aangrenzende verzonken muren bij het berekenen van het warmteverlies

Bij inbouwkamers met bodem fundering vloer: bij de berekeningen wordt tweemaal rekening gehouden met de oppervlakte van de eerste zone grenzend aan het muuroppervlak. Dit is heel begrijpelijk, omdat het warmteverlies van de vloer wordt opgeteld bij het warmteverlies in de aangrenzende verticale omhullende structuren van het gebouw.

De berekening van het warmteverlies via de vloer wordt voor elke zone afzonderlijk uitgevoerd en de verkregen resultaten worden samengevat en gebruikt voor de thermische technische rechtvaardiging van het gebouwontwerp. De berekening voor temperatuurzones van buitenmuren van verzonken kamers wordt uitgevoerd met behulp van formules die vergelijkbaar zijn met die hierboven gegeven.

Bij berekeningen van warmteverlies door een geïsoleerde vloer (en dit wordt als zodanig beschouwd als het ontwerp materiaallagen bevat met een thermische geleidbaarheid van minder dan 1,2 W/(m °C)), moet de waarde van de warmteoverdrachtsweerstand van een niet- geïsoleerde vloer op de grond neemt telkens toe met de warmteoverdrachtsweerstand van de isolatielaag:

Rу.с = δу.с / λу.с,

Waar δу.с– dikte van de isolatielaag, m; λу.с– thermische geleidbaarheid van het materiaal van de isolatielaag, W/(m °C).

De essentie van thermische berekeningen van gebouwen die zich tot op zekere hoogte in de grond bevinden, komt neer op het bepalen van de invloed van atmosferische ‘koude’ op hun thermische regime, of preciezer gezegd, in welke mate een bepaalde bodem een bepaalde kamer isoleert van atmosferische invloeden. temperatuureffecten. Omdat De thermische isolatie-eigenschappen van de bodem zijn ook afhankelijk van groot aantal factoren, werd de zogenaamde 4-zonetechniek toegepast. Het is gebaseerd op de eenvoudige aanname dat hoe dikker de bodemlaag, hoe hoger de thermische isolatie-eigenschappen (in in grotere mate de invloed van de atmosfeer wordt verminderd). De kortste afstand (verticaal of horizontaal) tot de atmosfeer is verdeeld in 4 zones, waarvan er 3 een breedte (als het een vloer op de grond is) of een diepte (als het muren op de grond zijn) van 2 meter hebben, en de vierde heeft deze kenmerken die gelijk zijn aan oneindig. Elk van de 4 zones krijgt zijn eigen permanente warmte-isolerende eigenschappen toegewezen volgens het principe: hoe verder weg de zone (hoe hoger het serienummer), hoe minder de invloed van de atmosfeer. Als we de geformaliseerde benadering achterwege laten, kunnen we de eenvoudige conclusie trekken dat hoe verder een bepaald punt in de kamer verwijderd is van de atmosfeer (met een veelvoud van 2 m), hoe meer gunstige omstandigheden(vanuit het oogpunt van de invloed van de atmosfeer) zal het zich bevinden.

Het tellen van voorwaardelijke zones begint dus langs de muur vanaf het maaiveld, op voorwaarde dat er muren op de grond zijn. Indien er geen grondmuren aanwezig zijn, dan is de eerste zone de vloerstrook die zich het dichtst bij de buitenmuur bevindt. Vervolgens worden zones 2 en 3 genummerd, elk 2 meter breed. De resterende zone is zone 4.

Het is belangrijk om te bedenken dat de zone op de muur kan beginnen en op de vloer kan eindigen. In dit geval moet u bijzonder voorzichtig zijn bij het maken van berekeningen.