Suština toplotnih proračuna prostorija, u jednoj ili drugoj meri lociranih u zemlji, svodi se na utvrđivanje uticaja atmosferske „hladnoće“ na njihov toplotni režim, tačnije u kojoj meri određeno tlo izoluje datu prostoriju od atmosferskih uticaja. temperaturnih efekata. Jer termoizolaciona svojstva zemlja previše zavisi veliki broj faktora, usvojena je tzv. 4-zonska tehnika. Temelji se na jednostavnoj pretpostavci da što je sloj tla deblji, to su njegova termoizolacijska svojstva veća (utjecaj atmosfere je smanjen u većoj mjeri). Najkraća udaljenost (vertikalno ili horizontalno) do atmosfere podijeljena je na 4 zone, od kojih 3 imaju širinu (ako je prizemlje) ili dubinu (ako je prizemni zid) 2 metra, a četvrta ima ove karakteristike jednake do beskonačnosti. Svaka od 4 zone ima svoja trajna termoizolaciona svojstva po principu - što je zona dalje (veća je serijski broj), manji je uticaj atmosfere. Izostavljajući formalizirani pristup, možemo izvući jednostavan zaključak da što je određena tačka u prostoriji udaljenija od atmosfere (sa višestrukošću od 2 m), to je više povoljnim uslovima(sa stanovišta uticaja atmosfere) biće lociran.
Dakle, brojanje uslovnih zona počinje uz zid od nivoa tla, pod uslovom da se na tlu nalaze zidovi. Ako nema prizemnih zidova, tada će prva zona biti podna traka kojoj je najbliža vanjski zid. Zatim, zone 2 i 3 su numerisane, svaka široka 2 metra. Preostala zona je zona 4.
Važno je uzeti u obzir da zona može početi na zidu i završiti na podu. U ovom slučaju treba biti posebno oprezan prilikom izračunavanja.
Ako pod nije izoliran, tada su vrijednosti otpora prijenosa topline neizoliranog poda po zonama jednake:
zona 1 - R n.p. =2,1 sq.m*S/W
zona 2 - R n.p. =4,3 sq.m*S/W
zona 3 - R n.p. =8,6 m2*S/Š
zona 4 - R n.p. =14,2 sq.m*S/W
Da biste izračunali otpor prijenosa topline za izolirane podove, možete koristiti sljedeću formulu:
— otpor prenosa toplote svake zone neizolovanog poda, kv.m*S/W;
— debljina izolacije, m;
— koeficijent toplotne provodljivosti izolacije, W/(m*C);
Metodologija za izračunavanje gubitaka toplote u prostorijama i postupak za njeno sprovođenje (vidi SP 50.13330.2012 Termička zaštita zgrade, tačka 5).
Kuća gubi toplinu kroz ogradne konstrukcije (zidovi, plafoni, prozori, krov, temelji), ventilaciju i kanalizaciju. Glavni gubici toplote nastaju kroz ogradne konstrukcije - 60–90% svih toplotnih gubitaka.
U svakom slučaju, gubitak topline mora se uzeti u obzir za sve ogradne konstrukcije koje su prisutne u grijanoj prostoriji.
U tom slučaju nije potrebno uzimati u obzir gubitke topline koji nastaju kroz unutrašnje strukture, ako razlika između njihove temperature i temperature u susednim prostorijama ne prelazi 3 stepena Celzijusa.
Gubitak topline kroz omotače zgrade
Gubitak toplote prostori uglavnom zavise od:
1 Temperaturne razlike u kući i vani (što je veća razlika, veći su gubici),
2 Toplotna izolaciona svojstva zidova, prozora, vrata, premaza, podova (tzv. ogradne konstrukcije prostorija).
Ograđene strukture generalno nisu homogene strukture. I obično se sastoje od nekoliko slojeva. Primjer: ljuska zid = gips + školjka + vanjska dekoracija. Ovaj dizajn može uključivati i zatvorene vazdušne praznine(primjer: šupljine unutar cigle ili blokova). Gore navedeni materijali imaju toplinske karakteristike koje se međusobno razlikuju. Glavna takva karakteristika strukturalnog sloja je njegov otpor prijenosa topline R.
Gdje je q količina izgubljene topline kvadratni metar ograđena površina (obično se mjeri u W/m2)
ΔT je razlika između temperature unutar izračunate prostorije i temperature vanjskog zraka (najhladnija petodnevna temperatura °C za klimatsko područje u kojem se izračunata zgrada nalazi).
U osnovi se mjeri unutrašnja temperatura u prostorijama. Stambeni prostor 22 oC. Nestambeni 18 oC. Zone vodene procedure 33 oC.
Kada je u pitanju višeslojna konstrukcija, zatim se otpori slojeva konstrukcije zbrajaju.
δ - debljina sloja, m;
λ je izračunati koeficijent toplinske provodljivosti materijala građevinskog sloja, uzimajući u obzir radne uvjete ogradnih konstrukcija, W / (m2 oC).
Pa, sredili smo osnovne podatke potrebne za izračun.
Dakle, da bismo izračunali gubitke toplote kroz omote zgrade, potrebno nam je:
1. Otpor konstrukcije na prijenos topline (ako je struktura višeslojna onda Σ R slojeva)
2. Razlika između temperature u prostoriji za računanje i van nje (temperatura najhladnijeg petodnevnog perioda °C). ΔT
3. Ograđivanje prostora F (zasebno zidovi, prozori, vrata, plafon, pod)
4. Korisna je i orijentacija zgrade u odnosu na kardinalne pravce.
Formula za izračunavanje gubitka topline ogradom izgleda ovako:
Qlimit=(ΔT / Rolim)* Folim * n *(1+∑b)
Qlim - gubitak toplote kroz ogradne konstrukcije, W
Rogr – otpor prenosa toplote, m2°C/W; (Ako postoji nekoliko slojeva onda ∑ Rogr slojevi)
Magla – površina ogradne konstrukcije, m;
n je koeficijent kontakta između ogradne konstrukcije i vanjskog zraka.
| Ogradne konstrukcije | Koeficijent n |
| 1. Vanjski zidovi i obloge (uključujući one ventilirane vanjskim zrakom), podovi potkrovlja (sa krovom od komadni materijali) i preko prolaza; plafoni nad hladnim (bez ogradnih zidova) podzemlja u sjevernoj građevinsko-klimatskoj zoni | |
| 2. Plafoni nad hladnim podrumima koji komuniciraju sa vanjskim zrakom; potkrovlje (sa krovom od rolni materijali); plafoni iznad hladnih (sa ograđenim zidovima) podzemnih i hladnih podova u sjevernoj građevinsko-klimatskoj zoni | 0,9 |
| 3. Plafoni nad negrijanim podrumima sa svjetlosnim otvorima u zidovima | 0,75 |
| 4. Plafoni nad negrijanim podrumima bez svjetlosnih otvora u zidovima, koji se nalaze iznad nivoa zemlje | 0,6 |
| 5. Plafoni iznad negrijanog tehničkog podzemlja koji se nalazi ispod nivoa zemlje | 0,4 |
Toplotni gubitak svake ogradne konstrukcije izračunava se posebno. Količina gubitka topline kroz ogradne konstrukcije cijele prostorije bit će zbir toplinskih gubitaka kroz svaku ogradnu konstrukciju prostorije
Proračun toplinskih gubitaka kroz podove
Neizolovani pod u prizemlju
Tipično, gubitak toplote poda u poređenju sa sličnim pokazateljima drugih omotača zgrade (vanjski zidovi, otvori prozora i vrata) se a priori pretpostavlja beznačajnim i uzima se u obzir u proračunima sistema grijanja u pojednostavljenom obliku. Osnova za takve proračune je pojednostavljeni sistem obračuna i korekcijskih koeficijenata za otpore prenosa toplote različitih građevinski materijali.
Ako uzmemo u obzir da je teorijska opravdanost i metodologija za proračun toplotnih gubitaka prizemlja razvijena dosta davno (tj. sa velikom marginom projektovanja), možemo sa sigurnošću govoriti o praktičnoj primjenjivosti ovih empirijskih pristupa u savremenim uslovima. Toplotna provodljivost i koeficijenti prolaza toplote raznih građevinskih materijala, izolacionih materijala i podne obloge dobro poznati i drugi fizičke karakteristike Nije potrebno izračunati gubitak topline kroz pod. Prema svojim termičkim karakteristikama, podovi se obično dijele na izolovane i neizolovane, a konstruktivno - na podove na tlu i na gredama.
Proračun toplotnih gubitaka kroz neizolovani pod na tlu se zasniva na opšta formula procjena gubitka topline kroz omotač zgrade:
Gdje Q– glavni i dodatni toplotni gubici, W;
A– ukupna površina ogradne konstrukcije, m2;
tv , tn– temperatura unutarnjeg i vanjskog zraka, °C;
β - udio dodatnih toplinskih gubitaka u ukupnim;
n– faktor korekcije čija je vrijednost određena lokacijom ogradne konstrukcije;
Ro– otpor prijenosa topline, m2 °C/W.
Imajte na umu da je u slučaju homogene jednoslojne podne obloge otpor prijenosa topline Ro obrnuto proporcionalan koeficijentu prijenosa topline neizoliranog podnog materijala na tlu.
Prilikom proračuna toplotnih gubitaka kroz neizolovani pod, koristi se pojednostavljeni pristup u kojem je vrednost (1+ β) n = 1. Gubitak toplote kroz pod obično se vrši zoniranjem područja prenosa toplote. To je zbog prirodne heterogenosti temperaturnih polja tla ispod stropa.
Gubitak topline s neizoliranog poda određuje se posebno za svaku dvometarsku zonu, čija numeracija počinje od vanjskog zida zgrade. Obično se uzimaju u obzir četiri takve trake širine 2 m, s obzirom da je temperatura tla u svakoj zoni konstantna. Četvrta zona obuhvata cijelu površinu neizoliranog poda unutar granica prve tri trake. Otpor prijenosa topline pretpostavlja se: za 1. zonu R1=2,1; za 2. R2=4,3; za treći i četvrti R3=8,6, R4=14,2 m2*oS/W.
Fig.1. Zoniranje površine poda na tlu i susjednih udubljenih zidova prilikom izračunavanja toplinskih gubitaka
U slučaju udubljenih prostorija sa temeljnim podom: površina prve zone koja se nalazi uz površinu zida uzima se u obzir dva puta u proračunima. To je sasvim razumljivo, jer se toplinski gubici poda zbrajaju s gubicima topline u susjednim vertikalnim ogradnim konstrukcijama zgrade.
Proračun toplinskih gubitaka kroz pod vrši se za svaku zonu posebno, a dobijeni rezultati se sumiraju i koriste za termotehničku opravdanost projekta zgrade. Proračun temperaturnih zona vanjskih zidova udubljenih prostorija vrši se pomoću formula sličnih gore navedenim.
U proračunima gubitka toplote kroz izolovani pod (a takvim se smatra ako njegov dizajn sadrži slojeve materijala sa toplotnom provodljivošću manjom od 1,2 W/(m °C)), vrednost otpora prenosa toplote ne- izolirani pod na tlu se u svakom slučaju povećava za otpor prijenosa topline izolacijskog sloja:
Ru.s = δu.s / λu.s,
Gdje δu.s– debljina izolacionog sloja, m; λu.s– toplotna provodljivost materijala izolacionog sloja, W/(m °C).
Da biste izračunali gubitak topline kroz pod i strop, bit će potrebni sljedeći podaci:
- dimenzije kuće 6 x 6 metara.
- Podovi - obrubljene daske, pero i utor debljine 32 mm, obloženi Debljina iverice 0,01 m, izolovan mineralnom vunom debljine 0,05 m Ispod kuće se nalazi podzemni prostor za skladištenje povrća i konzervi. Zimi, temperatura u podzemlju je u prosjeku +8°C.
- Plafon - plafoni su od drvenih panela, plafoni su sa potkrovlja izolovani izolacijom od mineralne vune, debljine sloja 0,15 metara, sa paro-hidroizolacionim slojem. Tavanski prostor neizolovan.
Proračun gubitka topline kroz pod
R ploče =B/K=0,032 m/0,15 W/mK =0,21 m²x°C/W, gdje je B debljina materijala, K je koeficijent toplotne provodljivosti.
R iverica =B/K=0,01m/0,15W/mK=0,07m²x°C/W
R izolacija =B/K=0,05 m/0,039 W/mK=1,28 m²x°C/W
Ukupna vrijednost R poda =0,21+0,07+1,28=1,56 m²x°C/W
S obzirom da je podzemna temperatura zimi konstantno oko +8°C, dT potreban za izračunavanje toplotnih gubitaka je 22-8 = 14 stepeni. Sada imamo sve podatke za izračunavanje gubitka toplote kroz pod:
Q pod = SxdT/R=36 m²x14 stepeni/1,56 m²x°C/W=323,07 Wh (0,32 kWh)
Proračun gubitka topline kroz strop
Površina stropa je ista kao i pod S strop = 36 m2
Prilikom izračunavanja toplinskog otpora stropa ne uzimamo u obzir drvene daske, jer nemaju čvrstu vezu jedni s drugima i ne djeluju kao toplinski izolator. Zato termička otpornost plafon:
R strop = R izolacija = debljina izolacije 0,15 m/toplotna provodljivost izolacije 0,039 W/mK=3,84 m²x°C/W
Izračunavamo gubitak toplote kroz plafon:
Strop Q =ShdT/R=36 m²h52 stepeni/3,84 m²h°S/W=487,5 Wh (0,49 kWh)
Prijenos topline kroz kućište je složen proces. Kako bi se ove poteškoće što je više moguće uzele u obzir, mjerenja prostorija pri proračunu toplinskih gubitaka vrše se prema određena pravila, koji predviđaju uslovno povećanje ili smanjenje površine. U nastavku su navedene glavne odredbe ovih pravila.
Pravila za mjerenje površina ograđenih konstrukcija: a - dio zgrade sa potkrovljem; b - dio zgrade sa kombinovanim pokrivačem; c - plan izgradnje; 1 - sprat iznad podruma; 2 - pod na gredama; 3 - sprat u prizemlju;
Površina prozora, vrata i drugih otvora mjeri se najmanjim građevinskim otvorom.
Površina stropa (pt) i poda (pl) (osim poda na tlu) mjeri se između osi unutrašnjih zidova i unutrašnje površine vanjskog zida.
Dimenzije vanjskih zidova uzimaju se vodoravno duž vanjskog perimetra između osi unutrašnjih zidova i vanjskog ugla zida, a po visini - na svim etažama osim dna: od nivoa gotovog poda do poda sljedeći sprat. On gornji sprat vrh vanjskog zida poklapa se s vrhom obloge ili potkrovlje. Na donjoj etaži, ovisno o izvedbi poda: a) od unutrašnje površine poda uz tlo; b) sa pripremne površine za podne konstrukcije na gredama; c) od donje ivice plafona iznad negrijanog podzemlja ili podruma.
Prilikom određivanja gubitka topline kroz unutrašnji zidovi njihove površine se mjere duž unutrašnjeg perimetra. Gubici topline kroz unutrašnje ograde prostorija mogu se zanemariti ako je razlika u temperaturama zraka u tim prostorijama 3 °C ili manja.
Podjela podne površine (a) i udubljenih dijelova vanjskih zidova (b) na projektne zone I-IV
Prijenos topline iz prostorije kroz konstrukciju poda ili zida i debljinu tla s kojim dolaze u dodir podliježu složenim zakonima. Za izračunavanje otpora prijenosa topline konstrukcija smještenih na tlu koristi se pojednostavljena metoda. Površina poda i zidova (gdje se pod smatra nastavkom zida) podijeljena je uz tlo na trake širine 2 m, paralelne sa spojem vanjskog zida i površine tla.
Brojanje zona počinje uz zid od nivoa tla, a ako nema zidova uz tlo, onda je zona I podna traka najbliža vanjskom zidu. Sljedeće dvije trake će biti označene brojevima II i III, a ostatak sprata će biti zona IV. Štaviše, jedna zona može početi na zidu i nastaviti na podu.
Pod ili zid koji ne sadrži izolacijske slojeve od materijala s koeficijentom toplinske provodljivosti manjim od 1,2 W/(m °C) naziva se neizoliranim. Otpor prijenosa topline takvog poda obično se označava sa R np, m 2 °C/W. Za svaku zonu neizolovanog poda date su standardne vrijednosti otpora prijenosa topline:
- zona I - RI = 2,1 m 2 °C/W;
- zona II - RII = 4,3 m 2 °C/W;
- zona III - RIII = 8,6 m 2 °C/W;
- zona IV - RIV = 14,2 m 2 °C/W.
Ako konstrukcija poda koja se nalazi na tlu ima izolacijske slojeve, naziva se izolovanom, a njegov otpor prijenosa topline R jedinica, m 2 °C/W, određuje se po formuli:
R up = R np + R us1 + R us2 ... + R usn
gdje je Rnp otpor prijenosa topline razmatrane zone neizolovanog poda, m 2 °C/W;
R us - otpor prenosa toplote izolacionog sloja, m 2 °C/W;
Za pod na gredama, otpor prijenosa topline Rl, m 2 °C/W, izračunava se pomoću formule.