Estructura de terra en capes
El procés de col·locació del terra a terra en una casa privada requereix una preparació acurada. Cal tenir en compte el gruix del paviment de formigó i comprovar si restringirà els passos a les portes.
També s'han d'aïllar les canonades i cables que passen per sota del terra. Una bona preparació requereix un subsòl. El seu dispositiu ha de tenir la següent estructura en capes:
- base del sòl;
- sorra fina;
- pedra picada;
- impermeabilització;
- regla de formigó rugós;
- barrera de vapor;
- aïllament;
- acabat de regla armada;
- paviments.
- Alguns constructors utilitzen una altra estructuració, però aquest mètode és el més comú.
Càlcul de les pèrdues de calor en MS Excel per terra i parets adjacents al sòl segons el mètode del professor A.G. Sotnikov.
Una tècnica molt interessant per a edificis enterrats a terra es descriu a l'article "Càlcul termofísic de pèrdues de calor a la part subterrània dels edificis". L'article es va publicar l'any 2010 al №8 de la revista ABOK sota el títol "Club de discussió".
Aquells que vulguin entendre el significat del que s'escriu a continuació haurien d'estudiar primer l'anterior.
A.G. Sotnikov, que es basa principalment en les troballes i l'experiència d'altres científics predecessors, és un dels pocs que, durant gairebé 100 anys, ha intentat moure el tema que preocupa molts enginyers tèrmics. Estic molt impressionat amb el seu enfocament des del punt de vista de l'enginyeria tèrmica fonamental. Però la dificultat d'avaluar correctament la temperatura del sòl i la seva conductivitat tèrmica en absència d'un treball de prospecció adequat canvia una mica la metodologia d'A.G. Sotnikov en un pla teòric, allunyant-se dels càlculs pràctics. Encara que al mateix temps, seguir confiant en el mètode zonal de V.D. Machinsky, tothom creu cegament els resultats i, entenent el significat físic general de la seva aparició, no pot estar segur dels valors numèrics obtinguts.
Quin és el sentit de la metodologia del professor A.G. Sotnikov? Proposa suposar que totes les pèrdues de calor a través del sòl d'un edifici enterrat "van" a les profunditats del planeta, i totes les pèrdues de calor a través de les parets en contacte amb el terra es transfereixen finalment a la superfície i "es dissolen" a l'aire ambient. .
Això sembla ser en part cert (sense justificació matemàtica) si hi ha prou aprofundiment del sòl del pis inferior, però amb un aprofundiment inferior a 1,5 ... 2,0 metres, hi ha dubtes sobre la correcció dels postulats ...
Malgrat totes les crítiques fetes en els paràgrafs anteriors, es tracta del desenvolupament de l'algorisme del professor A.G. Sotnikova sembla ser molt prometedora.
Calculem en Excel la pèrdua de calor a través del terra i les parets al sòl per al mateix edifici que a l'exemple anterior.
Anotem les dimensions del soterrani de l'edifici i les temperatures estimades de l'aire al bloc de dades inicials.
A continuació, heu d'emplenar les característiques del sòl. Com a exemple, prenem un sòl sorrenc i introduïm el seu coeficient de conductivitat tèrmica i la seva temperatura a una profunditat de 2,5 metres al gener a les dades inicials. La temperatura i la conductivitat tèrmica del sòl per a la vostra zona es poden trobar a Internet.
Les parets i el terra seran de formigó armat (λ
=1,7
W/(m °C)) 300 mm de gruix (δ
=0,3
m) amb resistència tèrmica R
=
δ
λ
=0,176
m 2 °C/W.
I, finalment, afegim a les dades inicials els valors dels coeficients de transferència de calor a les superfícies interiors de terra i parets i a la superfície exterior del sòl en contacte amb l'aire exterior.
El programa realitza el càlcul en Excel utilitzant les fórmules següents.
Superfície del sòl:
F pl
=
B
*A
Àrea de paret:
F st
=2*
h
*(B
+
A
)
Gruix condicional de la capa de sòl darrere de les parets:
δ
conv.
=
f
(h
H
)
Resistència tèrmica del sòl sota el terra:
R
17
=(1/(4*λ gr
)*(π
F
pl
) 0,5
Pèrdua de calor pel terra:
Q
pl
=
F
pl
*(t
v
—
t
GR
)/(R
17
+
R
pl
+1/α polzada
)
Resistència tèrmica del sòl darrere de les parets:
R
27
=
δ
conv.
/λ gr
Pèrdua de calor a través de les parets:
Q
st
=
F
st
*(t
v
—
t
n
)/(1/α n
+
R
27
+
R
st
+1/α polzada
)
Pèrdua general de calor al sòl:
Q
Σ
=
Q
pl
+
Q
st
2.Determinació de la pèrdua de calor a través d'estructures de tancament.
V
edificis, estructures i locals
condicions tèrmiques constants durant
temporada de calefacció per mantenir
temperatura a un nivell determinat
comparar la pèrdua de calor i el guany de calor
en estat estacionari calculat,
Quan és el dèficit més gran possible?
calor.
Pèrdua de calor
a les habitacions en general consisteixen en
pèrdua de calor a través de l'envoltant de l'edifici
Q ogp,
consum de calor per escalfar l'exterior
entrada d'aire infiltrat
mitjançant l'obertura de portes i altres obertures
i buits a les tanques.
Pèrdues
es determina la calor a través de les tanques
segons la fórmula:
on:
A és l'àrea estimada del tancament
estructures o parts d'aquestes, m 2 ;
K
- coeficient de transferència de calor del tancament
dissenys,
;
t int
— temperatura de l'aire intern, 0 С;
text
— temperatura de l'aire exterior segons
paràmetre B, 0 C;
β
– determinades pèrdues de calor addicionals
en fraccions de les principals pèrdues de calor.
Les pèrdues de calor addicionals es prenen segons;
n
-coeficient tenint en compte la dependència
posició de la superfície exterior
estructures de tancament en relació a
a l'aire exterior, presa segons
Taula 6 .
D'acord amb
els requisits de la clàusula 6.3.4 no s'han tingut en compte en el projecte
pèrdua de calor per tancament intern
estructures, amb diferència de temperatura
en ells 3 ° С
i més.
A les
Càlcul de la pèrdua de calor del soterrani
presa per l'alçada de la part sobre el terra
distància del pis acabat de la primera
pisos fins a la planta baixa. parts subterrànies
parets exteriors tractades amb terres
terra. Pèrdua de calor a través de terres a terra
es calcula dividint l'àrea
pisos en 4 zones (I-III
zones de 2m d'amplada, IV
àrea restant). Desglossament en
zona comença des del nivell del sòl
paret exterior i traslladat al terra.
Coeficients de resistència a la transferència de calor
cada zona presa per .
Consum
calor Q i
, W, per escalfar l'infiltrant
L'aire es determina per la fórmula:
Q i
= 0,28G i c(t in
– text) k
, (2.9),
on:
Gi —
consum d'aire infiltrat, kg/h,
a través de l'envoltant de l'edifici;
C
és la capacitat calorífica específica de l'aire, igual a
1 kJ/kg°С;
k
és el coeficient per tenir en compte la influència del comptador
flux de calor a les estructures, igual a
0,7 per a finestres amb triples enquadernacions;
Consum
infiltrant l'aire interior
G i ,
kg/h, per fuites externes
sense estructures tancades
pel fet que el local està equipat
segellat de fibra de vidre
estructures per evitar l'entrada
aire exterior a l'habitació, i
infiltració per juntes de panells
es tenen en compte només per a edificis residencials
.
Pagament
pèrdua de calor a través de l'envoltant de l'edifici
l'edifici es va produir al programa
"Flux",
els resultats es mostren a l'annex 1.
Malgrat que les pèrdues de calor pel sòl de la majoria d'edificis industrials, administratius i residencials d'una sola planta rarament superen el 15% de la pèrdua total de calor, i amb un augment del nombre de plantes de vegades no arriben ni al 5%, la importància de resoldre correctament el problema ... Determinar la pèrdua de calor de l'aire de la planta baixa o del soterrani al sòl no perd la seva rellevància
La definició de pèrdua de calor des de l'aire del primer pis o soterrani fins a terra no perd la seva rellevància.
Aquest article analitza dues opcions per resoldre el problema plantejat al títol. Les conclusions es troben al final de l'article.
Tenint en compte les pèrdues de calor, sempre s'ha de distingir entre els conceptes d'"edifici" i "habitació".
Quan es realitza el càlcul per a tot l'edifici, l'objectiu és trobar la potència de la font i tot el sistema de subministrament de calor.
En calcular les pèrdues de calor de cada habitació individual de l'edifici, es resol el problema de determinar la potència i el nombre d'aparells tèrmics (bateries, convectors, etc.) necessaris per a la instal·lació a cada habitació concreta per tal de mantenir una determinada temperatura de l'aire interior. .
L'aire de l'edifici s'escalfa rebent energia tèrmica del Sol, fonts externes de subministrament de calor a través del sistema de calefacció i de diverses fonts internes: persones, animals, equips d'oficina, electrodomèstics, llums d'il·luminació, sistemes de subministrament d'aigua calenta.
L'aire de l'interior del local es refreda a causa de la pèrdua d'energia tèrmica a través de les estructures de tancament de l'edifici, que es caracteritzen per les resistències tèrmiques mesurades en m 2 °C/W:
R
=
Σ
(δ
i
/λ
i
)
δ
i
- el gruix de la capa de material de l'embolcall de l'edifici en metres;
λ
i
- coeficient de conductivitat tèrmica del material en W/(m °C).
El sostre (sostre) de la planta superior, les parets exteriors, les finestres, les portes, les portes i el terra de la planta baixa (possiblement el soterrani) protegeixen la casa de l'entorn exterior.
El medi extern és l'aire exterior i el sòl.
El càlcul de la pèrdua de calor de l'edifici es realitza a la temperatura exterior estimada per al període de cinc dies més fred de l'any a la zona on es construeix (o es construirà) l'objecte!
Però, és clar, ningú no us prohibeix fer un càlcul per a qualsevol altra època de l'any.
Dues escales de formigó o fusta
Un altre problema és el tipus, el sistema de sòls. Aquest és un compromís etern, on, d'una banda, hi ha la fiabilitat, durabilitat de la base de formigó i, d'altra banda, la calidesa i la comoditat de la base de fusta. L'elecció entre aquestes bases no val la pena quan l'edifici s'aixeca sobre una base de llosa, una graella. La situació sismològica de la regió també influeix en l'elecció de la base del sòl.
terra de formigó
pastís de terra de formigó
El pastís de terra de formigó de la casa consta de:
- Sòl compactat.
- Una capa de runes.
- Capes de llit de sorra.
- Solera de formigó en brut.
- capa de material aïllant.
- Solera armada de ciment-sorra.
- Impermeabilització.
- Pis net.
El sòl de formigó, inclosa la regla de les lloses (farciment), té el recurs de major resistència. A més, aquest sòl és ideal per a banys, banys i altres habitacions on es col·loquen rajoles ceràmiques al terra.
L'afirmació que el terra de formigó sempre està fred és incorrecta si es col·loquen 15 cm d'aïllament al pastís del terra. El poliestirè s'utilitza a un cost assequible sense por per a la salut humana. El material suporta la temperatura ambient sense destrucció.
terra de fusta
Esquema d'un pastís de terra de fusta
El terra, fet a terra, és de fusta, i la seva estructura consta de:
- una petita base per als llocs;
- capa d'impermeabilització (el material de coberta s'utilitza més sovint);
- pilars de la base:
- barra cranial;
- malla d'acer;
- capa resistent al vent;
- troncs de fusta;
- material aïllant;
- buit de ventilació per als residus d'humitat;
- capa de barrera de vapor;
- terra de taulons.
Durant la construcció d'aquest sòl, el sistema creuat del dispositiu de retard del sòl de fusta permet col·locar un material aïllant de gruix suficient, de manera que el sòl estarà càlid i l'arbre té una conductivitat tèrmica deficient. Aquest sòl, per descomptat, no es pot anomenar senzill, fiable, ja que la fusta té por de la humitat elevada, la condensació, l'edat, perd el seu aspecte. La naturalitat dels materials es considera un gran avantatge, però això no sempre es considera un argument per al seu ús.
Etapes de col·locació del terra
Per instal·lar un sòl de formigó a terra amb les vostres pròpies mans, heu d'entendre la tecnologia i les principals etapes del treball. Passem a la col·locació directa del terra a terra de la casa, que consta dels següents passos:
- Primer cal anivellar la base. En aquest cas, utilitzarem nivells làser i òptics. Després de determinar el relleu i el nivell de la superfície del sòl, cal compactar la base del sòl. Per a aquests propòsits, hi ha màquines especials de bateig.
- La següent capa serà una capa de sorra fina. També s'ha de segellar. Per fer-ho, primer humitem la sorra i després la compactem.
- Per a la millor compactació de la sorra, cal la següent capa. Espolvoreu la sorra amb grava o argila expandida.
- El següent pas serà la col·locació de la membrana impermeabilitzant. Cal evitar que la humitat entri al sòl o des de la regla de formigó.Per a la impermeabilització, necessitem una pel·lícula de plàstic, membranes de polímer o materials bituminosos enrotllats. Quan col·loqueu el material seleccionat, assegureu-vos de deixar l'excés (20 cm), que es tallen després de la col·locació. Fixarem el material amb cinta de construcció.
- La capa de formigó rugosa es col·loca de manera senzilla. Per a una casa privada típica, el gruix de la capa ha de ser d'aproximadament 5 centímetres. Després de la col·locació, cal anivellar bé el formigó, la diferència de superfície no ha de superar els 4 mm. Es col·loca una capa tan fina perquè la regla de formigó rugosa pretén servir de base per a la impermeabilització i els materials de barrera de vapor.
- Després de la capa de formigó rugosa, cal col·locar el material de barrera de vapor. Aquests materials inclouen membranes de fibra de vidre o polièster, materials de betum de polímer i membranes de PVC. Aquest últim material és de màxima qualitat i durador.
- A continuació, aïllem el terra de la casa. En primer lloc, cal analitzar la resistència a la calor de la superfície per seleccionar un material per a l'aïllament del sòl. Per a aquests propòsits, utilitzeu escuma o llana mineral. En qualsevol cas, tant per sobre com per sota el material està cobert amb una pel·lícula de plàstic.
- Bé, l'etapa final és la col·locació d'una regla armada neta. Per començar, reforçarem la capa amb una malla de reforç o un marc de varetes. A continuació, l'omplim de formigó fins a la meitat del nivell, en fem petits monticles i instal·lem rails de balises. A continuació, aboqueu la resta de la mescla de formigó per sobre del nivell 3 centímetres i niveleu la superfície. Ara podeu posar el terra a la casa.
Com podeu veure, la instal·lació d'un terra de formigó a terra, tot i que és un procés laboriós, tots els passos són senzills i entenedors, de manera que aquesta etapa de treball es pot fer a mà.
En la majoria dels casos, el sòl de formigó d'una casa particular no es veu afectat de cap manera pel tipus de sòl, sísmic o nivell de congelació. Només hi ha una excepció: aquesta és la impossibilitat de la seva construcció a un nivell d'aigua subterrània prou alt. En general, aquest tipus de sòl a terra és universal i s'utilitza sovint en la construcció.
7 Càlcul d'enginyeria tèrmica de les obertures de llum
V
pràctica de construcció d'habitatges i
edificis públics aplicats
vidre simple, doble i triple
en fusta, plàstic o
enquadernat de metall, bessó
o separats. Càlcul d'enginyeria tèrmica
portes de balcons i farcits de llum
obertures, així com l'elecció dels seus dissenys
realitzat en funció de la zona
construcció i locals.
Obligatori
resistència tèrmica total
transferència de calor
,
(m2 С)/W,
per a les obertures de llum es determinen a
depenent del valor de Dd
(taula 10).
Aleshores
per valor
triar
el disseny de l'obertura de llum amb la reduïda
resistència a la transferència de calor
proporcionat
≥
(taula 13).
taula
13 - Resistència real reduïda
finestres, portes balconades i claraboies
farciment |
Reduït |
|
v |
v |
|
solter |
0,18 |
− |
solter |
0,15 |
− |
doble vidre enquadernacions |
0,4 |
− |
doble vidre enquadernacions |
0,44 |
0,34* |
Blocs |
0,31 (sense vinculació) |
|
244 |
0,33 (sense vinculació) |
|
Perfil |
0,31 (sense vinculació) |
|
Doble |
0,36 |
− |
Continuació de la taula
13
farciment |
Reduït |
|
v |
v |
|
triple fora claraboies |
0,52 |
− |
Triple |
0,55 |
0,46 |
cambra única
fora del normal |
0,38 |
0,34 |
vidre amb recobert |
0,51 |
0,43 |
vidre amb recobert |
0,56 |
0,47 |
Doble cambra
fora del normal |
0,51 |
0,43 |
fora del normal |
0,54 |
0,45 |
vidre amb recobert |
0,58 |
0,48 |
vidre amb recobert |
0,68 |
0,52 |
vidre amb
recobert |
0,65 |
0,53 |
Normal
fora del normal |
0,56 |
− |
vidre amb recobert |
0,65 |
− |
vidre amb
recobert |
0,69 |
− |
Normal |
0,68 |
− |
vidre amb recobert |
0,74 |
− |
vidre amb recobert |
0,81 |
−* |
vidre amb
recobert |
0,82 |
− |
Continuació
taules 13
farciment |
Reduït |
|
v |
v |
|
Dues cambres individuals
emparellat |
0,7 |
− |
Dues cambres individuals
separat |
0,74 |
− |
Quatre capes
emparellat |
0,8 |
− |
Notes: *- |
Per
disseny adoptat de l'obertura de llum
coeficient de transferència de calor kD'acord,
W/(m2 С),
està determinada per l'equació:
.
Exemple
5. Càlcul termotècnic de la llum
obertures
Inicial
dades.
-
Edifici
residencial, tv
= 20С
(taula
1). -
Districte
construcció -
Penza. -
txp (0,92)
\u003d -29С;
top
= -3,6С;
zop
= 222 dies (Annex A, Taula A.1);
C dia
Ordre
càlcul.
-
Nosaltres definim
=
0,43 (m2 С)/W,
(taula 10). -
Tria
disseny de la finestra (taula 13) en funció de
a partir del valortenint en compte el compliment de la condició (7). Tan
Així, per exemple, prenem
finestra de fusta amb doble vidre
enquadernacions separades, amb l'actual
resistència a la transferència de calor
= 0,44 (m2 С)/W.
Coeficient
vidres de transferència de calor (finestres) kD'acord
determinat per
fórmula:
W/(m2 С).
P.D. 25/02/2016
Gairebé un any després d'escriure l'article, vam aconseguir fer front a les qüestions plantejades una mica més amunt.
En primer lloc, el programa per calcular les pèrdues de calor en Excel segons el mètode d'A.G. Sotnikova creu que tot és correcte, exactament segons les fórmules d'A.I. Pehovitx!
En segon lloc, la fórmula (3) de l'article d'A.G. Sotnikova no hauria de semblar així:
R
27
=
δ
conv.
/(2*λ gr
)=K(cos
((h
H
)*(π/2)))/К(pecat
((h
H
)*(π/2)))
En l'article d'A.G. Sotnikova no és una entrada correcta! Però després es construeix el gràfic, i l'exemple es calcula segons les fórmules correctes!!!
Així hauria de ser segons A.I. Pekhovich (pàg. 110, tasca addicional al tema 27):
R
27
=
δ
conv.
/λ gr
=1/(2*λ gr
)*A(cos
((h
H
)*(π/2)))/К(pecat
((h
H
)*(π/2)))
δ
conv.
=R
27
*λ gr
=(½)*K(cos
((h
H
)*(π/2)))/К(pecat
((h
H
)*(π/2)))
Anteriorment, vam calcular la pèrdua de calor del sòl a terra per a una casa de 6 m d'ample amb un nivell d'aigua subterrània de 6 m i +3 graus de profunditat. Els resultats i l'enunciat del problema són aquí -
També es van tenir en compte les pèrdues de calor a l'aire exterior i a les profunditats de la terra. Ara separaré les mosques de les costelles, és a dir, realitzaré el càlcul exclusivament a terra, excloent la transferència de calor a l'aire exterior.
Faré càlculs per a l'opció 1 del càlcul anterior (sense aïllament). i les següents combinacions de dades
1. UGV 6m, +3 en UGV
2. UGV 6m, +6 en UGV
3. UGV 4m, +3 en UGV
4. UGV 10m, +3 en UGV.
5. UGV 20m, +3 en UGV.
Així, tancarem els temes relacionats amb la influència de la profunditat del GWL i la influència de la temperatura sobre el GWL.
El càlcul, com abans, és estacionari, sense tenir en compte les fluctuacions estacionals i, en general, sense tenir en compte l'aire exterior.
Les condicions són les mateixes. El terra té Lamda=1, parets 310mm Lamda=0,15, terra 250mm Lamda=1,2.
Els resultats, com abans, en dues imatges (isotermes i "IK"), i numèrica - resistència a la transferència de calor al sòl.
Resultats numèrics:
1.R=4,01
2. R = 4,01 (Tot està normalitzat per la diferència, en cas contrari no hauria d'haver estat)
3.R=3,12
4.R=5,68
5.R=6,14
Sobre les mides. Si els correlacionem amb la profunditat GWL, obtenim el següent
4m. R/L=0,78
6m. R/L=0,67
10 m. R/L=0,57
20 m. R/L=0,31
R / L seria igual a un (o millor dit, el coeficient invers de conductivitat tèrmica del sòl) per a una casa infinitament gran, però en el nostre cas les dimensions de la casa són comparables a la profunditat a la qual es produeix la pèrdua de calor, i el més petita és la casa en comparació amb la profunditat, menor hauria de ser aquesta proporció.
La dependència resultant R / L hauria de dependre de la relació entre l'amplada de la casa i el nivell de les aigües subterrànies (B / L), més, com ja s'ha esmentat, amb B / L-> infinit R / L-> 1 / Lamda.
En total, hi ha els següents punts per a una casa infinitament llarga:
L/B | R*lamda/L
0 | 1
0,67 | 0,78
1 | 0,67
1,67 | 0,57
3,33 | 0,31
Aquesta dependència està ben aproximada per una exponencial (vegeu el gràfic als comentaris).
A més, l'exponent es pot escriure d'una manera més senzilla sense gaire pèrdua de precisió, és a dir
R*Lambda/L=EXP(-L/(3B))
Aquesta fórmula als mateixos punts dóna els resultats següents:
0 | 1
0,67 | 0,80
1 | 0,72
1,67 | 0,58
3,33 | 0,33
Aquells. error dins del 10%, és a dir. molt satisfactori.
Per tant, per a una casa infinita de qualsevol amplada i per a qualsevol GWL en el rang considerat, tenim una fórmula per calcular la resistència a la transferència de calor en el GWL:R=(L/lamda)*EXP(-L/(3B))
aquí L és la profunditat del GWL, Lamda és la conductivitat tèrmica del sòl, B és l'amplada de la casa.
La fórmula s'aplica al rang L/3B d'1,5 a aproximadament l'infinit (GWL alt).
Si utilitzeu la fórmula per a nivells d'aigua subterrània més profunds, aleshores la fórmula dóna un error significatiu, per exemple, per a una casa de 50 m de profunditat i 6 m d'amplada, tenim: R=(50/1)*exp(-50/18) =3,1, que òbviament és massa petit.
Bon dia a tothom!
Conclusions:
1. Un augment de la profunditat del GWL no comporta una disminució constant de la pèrdua de calor a les aigües subterrànies, ja que hi ha una quantitat creixent de sòl.
2. Al mateix temps, els sistemes amb un GWL del tipus 20m o més poden no arribar mai a l'hospital, que es calcula durant el període de "vida" a casa.
3. R a terra no és tan gran, està al nivell de 3-6, de manera que la pèrdua de calor profunda al terra al llarg del terra és molt important. Això és coherent amb el resultat obtingut anteriorment sobre l'absència d'una gran reducció de la pèrdua de calor quan la cinta o la zona cega està aïllada.
4. A partir dels resultats s'ha obtingut una fórmula, utilitzeu-la per a la vostra salut (al vostre risc i risc, és clar, us demano que sàpigues per endavant que no sóc responsable de la fiabilitat de la fórmula i altres resultats). i la seva aplicabilitat a la pràctica).
5. Segueix d'un petit estudi realitzat a continuació en el comentari. La pèrdua de calor al carrer redueix la pèrdua de calor al sòl.
Aquells. És incorrecte considerar dos processos de transferència de calor per separat. I augmentant la protecció tèrmica del carrer, augmentem les pèrdues de calor al sòl
i així queda clar per què l'efecte d'escalfament del contorn de la casa, obtingut abans, no és tan significatiu.