Estrutura de piso em camadas
O processo de colocar o piso no chão em uma casa particular requer uma preparação cuidadosa. É necessário levar em consideração a espessura do pavimento de concreto e verificar se ele restringirá as passagens nas portas.
Os tubos e cabos que passam sob o piso também devem ser isolados. Uma boa preparação requer um contrapiso. Seu dispositivo deve ter a seguinte estrutura em camadas:
- base do solo;
- areia fina;
- pedra britada;
- impermeabilização;
- betonilha de concreto bruto;
- barreira de vapor;
- isolamento;
- acabamento de betonilha reforçada;
- piso.
- Alguns construtores usam outra estruturação, mas esse método é o mais comum.
Cálculo de perdas de calor em MS Excel através do piso e paredes adjacentes ao solo de acordo com o método do Professor A.G. Sotnikov.
Uma técnica muito interessante para edifícios enterrados no solo é descrita no artigo “Cálculo termofísico das perdas de calor na parte subterrânea dos edifícios”. O artigo foi publicado em 2010 no №8 da revista ABOK sob o título "Clube de Discussão".
Aqueles que querem entender o significado do que está escrito abaixo devem primeiro estudar o acima.
A.G. Sotnikov, baseando-se principalmente nas descobertas e na experiência de outros cientistas predecessores, é um dos poucos que, há quase 100 anos, tenta mover o tema que preocupa muitos engenheiros de calor. Estou muito impressionado com sua abordagem do ponto de vista da engenharia térmica fundamental. Mas a dificuldade de avaliar corretamente a temperatura do solo e sua condutividade térmica na ausência de um trabalho de levantamento apropriado muda um pouco a metodologia da A.G. Sotnikov em um plano teórico, afastando-se dos cálculos práticos. Embora, ao mesmo tempo, continue a contar com o método zonal de V.D. Machinsky, todos acreditam cegamente nos resultados e, entendendo o significado físico geral de sua ocorrência, não podem ter certeza dos valores numéricos obtidos.
Qual o significado da metodologia do professor A.G. Sotnikov? Ele propõe supor que todas as perdas de calor através do piso de um edifício enterrado “vão” para as profundezas do planeta, e todas as perdas de calor através das paredes em contato com o solo são eventualmente transferidas para a superfície e “dissolvidas” no ar ambiente. .
Isso parece ser parcialmente verdadeiro (sem justificativa matemática) se houver aprofundamento suficiente do piso do andar inferior, mas com um aprofundamento inferior a 1,5 ... 2,0 metros, há dúvidas sobre a correção dos postulados ...
Apesar de todas as críticas feitas nos parágrafos anteriores, é o desenvolvimento do algoritmo do Professor A.G. Sotnikova parece ser muito promissor.
Vamos calcular no Excel a perda de calor através do piso e paredes para o solo para o mesmo edifício do exemplo anterior.
Anotamos as dimensões do porão do edifício e as temperaturas do ar estimadas no bloco de dados iniciais.
Em seguida, você precisa preencher as características do solo. Como exemplo, vamos pegar o solo arenoso e inserir seu coeficiente de condutividade térmica e temperatura a uma profundidade de 2,5 metros em janeiro nos dados iniciais. A temperatura e a condutividade térmica do solo para sua área podem ser encontradas na Internet.
As paredes e o piso serão de concreto armado (λ
=1,7
W/(m°C)) 300mm de espessura (δ
=0,3
m) com resistência térmica R
=
δ
λ
=0,176
m 2 ° C / W.
E, por fim, adicionamos aos dados iniciais os valores dos coeficientes de transferência de calor nas superfícies internas do piso e paredes e na superfície externa do solo em contato com o ar externo.
O programa realiza o cálculo em Excel usando as fórmulas abaixo.
Área do piso:
F pl
=
B
*UMA
Área da parede:
Fst
=2*
h
*(B
+
UMA
)
Espessura condicional da camada de solo atrás das paredes:
δ
conv.
=
f
(h
H
)
Resistência térmica do solo sob o piso:
R
17
=(1/(4*λ gr
)*(π
F
pl
) 0,5
Perda de calor pelo piso:
Q
pl
=
F
pl
*(t
v
—
t
gr
)/(R
17
+
R
pl
+1/α em
)
Resistência térmica do solo atrás das paredes:
R
27
=
δ
conv.
/λ gr
Perda de calor através das paredes:
Q
rua
=
F
rua
*(t
v
—
t
n
)/(1/αn
+
R
27
+
R
rua
+1/α em
)
Perda geral de calor para o solo:
Q
Σ
=
Q
pl
+
Q
rua
2.Determinação da perda de calor através de estruturas envolventes.
V
edifícios, estruturas e instalações
condições térmicas constantes durante
estação de aquecimento para manter
temperatura em um determinado nível
comparar perda de calor e ganho de calor
no estado estacionário calculado,
Quando é o maior déficit possível?
cordialidade.
Perda de calor
nos quartos geralmente consistem em
perda de calor através da envolvente do edifício
Q ogp,
consumo de calor para aquecer o exterior
infiltração de ar entrando
através da abertura de portas e outras aberturas
e lacunas nas cercas.
Perdas
calor através das cercas são determinados
de acordo com a fórmula:
Onde:
A é a área estimada do anexo
estruturas ou partes das mesmas, m 2 ;
K
- coeficiente de transferência de calor do invólucro
desenhos,
;
t int
— temperatura do ar interno, 0 С;
texto
— temperatura do ar exterior de acordo com
parâmetro B, 0 C;
β
– perdas de calor adicionais determinadas
em frações das principais perdas de calor.
Perdas de calor adicionais são tomadas de acordo com;
n
-coeficiente levando em conta a dependência
posição da superfície externa
estruturas envolventes em relação a
para o ar exterior, tomado de acordo com
Tabela 6 .
De acordo com
os requisitos da cláusula 6.3.4 não foram levados em consideração no projeto
perda de calor através do invólucro interno
estruturas, com diferença de temperatura
neles 3 ° С
e mais.
No
cálculo da perda de calor do porão
tomada para a altura da parte acima do solo
distância do piso acabado do primeiro
andares ao nível do solo. partes subterrâneas
paredes exteriores tratadas com pisos em
chão. Perda de calor através de pisos no solo
calculado dividindo a área
andares em 4 zonas (I-III
zonas de 2m de largura, IV
área restante). Decompõem-se em
zona começa a partir do nível do solo
parede exterior e transferido para o chão.
Coeficientes de resistência à transferência de calor
cada zona tomada por .
Consumo
calor Qi
, W, para aquecer a infiltração
ar é determinado pela fórmula:
Qi
= 0,28G i c(t em
– texto)k
, (2.9),
Onde:
Gi—
consumo de ar de infiltração, kg/h,
pela envolvente do edifício;
C
é a capacidade calorífica específica do ar, igual a
1 kJ/kg°С;
k
é o coeficiente para levar em conta a influência do contador
fluxo de calor em estruturas, igual a
0,7 para janelas com ligações triplas;
Consumo
infiltração de ar interior
Gi,
kg/h, através de vazamentos externos
sem estruturas fechadas
devido ao facto de as instalações estarem equipadas com
selado em fibra de vidro
estruturas para impedir a entrada
ar externo para a sala e
infiltração através de juntas de painéis
considerado apenas para edifícios residenciais
.
Pagamento
perda de calor através da envolvente do edifício
edifício foi produzido no programa
"Fluxo",
os resultados são apresentados no apêndice 1.
Apesar do fato de que as perdas de calor pelo piso da maioria dos edifícios industriais, administrativos e residenciais de um andar raramente excedem 15% da perda total de calor, e com o aumento do número de andares às vezes não atingem nem 5%, a importância da resolvendo corretamente o problema ... Determinar a perda de calor do ar do piso térreo ou do porão no solo não perde sua relevância
A definição de perda de calor do ar do primeiro andar ou subsolo para o solo não perde sua relevância.
Este artigo discute duas opções para resolver o problema colocado no título. As conclusões estão no final do artigo.
Considerando as perdas de calor, deve-se sempre distinguir entre os conceitos de "edifício" e "sala".
Ao realizar o cálculo para todo o edifício, o objetivo é encontrar a potência da fonte e todo o sistema de fornecimento de calor.
Ao calcular as perdas de calor de cada sala individual do edifício, o problema de determinar a potência e o número de dispositivos térmicos (baterias, convectores, etc.) necessários para instalação em cada sala específica para manter uma determinada temperatura do ar interno é resolvido .
O ar no edifício é aquecido recebendo energia térmica do Sol, fontes externas de fornecimento de calor através do sistema de aquecimento e de várias fontes internas - de pessoas, animais, equipamentos de escritório, eletrodomésticos, lâmpadas de iluminação, sistemas de abastecimento de água quente.
O ar no interior das instalações arrefece devido à perda de energia térmica através das estruturas envolventes do edifício, que são caracterizadas por resistências térmicas medidas em m 2 ° C / W:
R
=
Σ
(δ
eu
/λ
eu
)
δ
eu
- a espessura da camada de material da envolvente do edifício em metros;
λ
eu
- coeficiente de condutividade térmica do material em W/(m°C).
O teto (teto) do piso superior, paredes externas, janelas, portas, portões e o piso do piso inferior (possivelmente o subsolo) protegem a casa do ambiente externo.
O ambiente externo é o ar externo e o solo.
O cálculo da perda de calor pelo edifício é realizado na temperatura exterior estimada para o período de cinco dias mais frio do ano na área onde o objeto foi construído (ou será construído)!
Mas, é claro, ninguém o proíbe de fazer um cálculo para qualquer outra época do ano.
Duas escalas de concreto ou madeira
Outra questão é o tipo, o sistema de piso. Este é um compromisso eterno, onde, por um lado, há a confiabilidade, durabilidade da base de concreto e, por outro lado, o calor, o conforto da base de madeira. A escolha entre essas bases não vale a pena quando o edifício é erguido sobre uma laje, uma grelha. A situação sismológica da região também influencia na escolha da base do piso.
Piso de concreto
torta de piso de concreto
A torta de piso de concreto da casa consiste em:
- Solo compactado.
- Uma camada de entulho.
- Camadas de cama de areia.
- Betonilha de concreto bruto.
- camada de material isolante.
- Betonilha de cimento-areia reforçada.
- Impermeabilização.
- Piso limpo.
O piso de concreto, incluindo a betonilha nas lajes (preenchimento), possui o recurso de maior resistência. Além disso, este piso é ótimo para banheiros, banheiros e outros cômodos onde as telhas cerâmicas são colocadas no chão.
A afirmação de que o piso de concreto está sempre frio é incorreta se 15 cm de isolamento for colocado na torta do piso. O poliestireno é usado a um custo acessível sem medo da saúde humana. O material resiste à temperatura ambiente sem destruição.
chão de madeira
Esquema de uma torta de piso de madeira
O piso feito no chão é de madeira, e sua estrutura é composta por:
- uma pequena base para posts;
- camada de impermeabilização (o material de cobertura é mais usado);
- pilares da fundação:
- barra craniana;
- malha de aço;
- camada à prova de vento;
- toras de madeira;
- material isolante;
- abertura de ventilação para o desperdício de umidade;
- camada de barreira de vapor;
- piso de tábuas.
Durante a construção de tal piso, o sistema cruzado do dispositivo de atraso de piso de madeira possibilita a colocação de material isolante de espessura suficiente, para que o piso fique quente e a árvore tenha baixa condutividade térmica. Esse piso, é claro, não pode ser chamado de simples, confiável, pois a madeira tem medo de alta umidade, condensação, envelhece, perde sua aparência. A naturalidade dos materiais é considerada uma grande vantagem, mas isso nem sempre é considerado um argumento para seu uso.
Etapas de colocação do piso
Para instalar um piso de concreto no chão com as próprias mãos, você precisa entender a tecnologia e as principais etapas do trabalho. Vamos proceder à colocação direta do piso no chão da casa, que consiste nas seguintes etapas:
- Primeiro você precisa nivelar a base. Neste caso, usaremos níveis a laser e ópticos. Após a determinação do relevo e do nível da superfície do piso, é necessário compactar a base do solo. Para esses fins, existem máquinas de compactação especiais.
- A próxima camada será uma camada de areia fina. Ele também precisa ser selado. Para fazer isso, primeiro umedecemos a areia e depois a compactamos.
- Para a melhor compactação da areia, é necessária a próxima camada. Polvilhe a areia com cascalho ou argila expandida.
- O próximo passo será colocar a membrana de impermeabilização. É necessário evitar que a umidade entre no solo ou na mesa de concreto.Para a impermeabilização, precisamos de um filme plástico, membranas poliméricas ou materiais betuminosos laminados. Ao colocar o material selecionado, certifique-se de deixar o excesso (20 cm), que é cortado após a colocação. Vamos prender o material com fita de construção.
- A camada de concreto áspero é colocada de forma bastante simples. Para uma casa particular típica, a espessura da camada deve ser de aproximadamente 5 centímetros. Após a colocação, é necessário nivelar bem o concreto, a diferença da superfície não deve exceder 4 mm. Uma camada tão fina é colocada porque a mesa de concreto áspera se destina a servir de base para materiais de impermeabilização e barreira de vapor.
- Após a camada de concreto áspero, é necessário colocar o material de barreira de vapor. Esses materiais incluem membranas de fibra de vidro ou poliéster, materiais de polímero-betume e membranas de PVC. Este último material é da mais alta qualidade e durável.
- Em seguida, isolamos o piso da casa. Primeiro, é necessário analisar a resistência ao calor da superfície para selecionar um material para o isolamento do piso. Para esses fins, use espuma ou lã mineral. Em qualquer caso, tanto acima quanto abaixo do material é coberto com um filme plástico.
- Bem, o estágio final é a colocação de uma mesa reforçada limpa. Para começar, vamos reforçar a camada com uma malha de reforço ou uma armação de hastes. Em seguida, preenchemos com concreto até a metade do nível, fazemos pequenos montes e instalamos trilhos de farol. Em seguida, despeje a mistura de concreto restante acima do nível em 3 centímetros e nivele a superfície. Agora você pode colocar o piso da casa.
Como você pode ver, a instalação de um piso de concreto no solo, embora seja um processo trabalhoso, todas as etapas são simples e compreensíveis, portanto, essa etapa do trabalho pode ser feita manualmente.
Na maioria dos casos, o piso de concreto em uma casa particular não é afetado de forma alguma pelo tipo de solo, sísmica ou nível de congelamento. Há apenas uma exceção - esta é a impossibilidade de sua construção em um nível suficientemente alto de água subterrânea. Em geral, esse tipo de piso no solo é universal e é frequentemente usado na construção.
7 Cálculo de engenharia térmica de aberturas de luz
V
prática de construção de residências e
edifícios públicos aplicados
vidros simples, duplos e triplos
em madeira, plástico ou
encadernado em metal, duplo
ou separado. Cálculo de engenharia térmica
portas de varanda e enchimentos leves
aberturas, bem como a escolha de seus desenhos
realizado de acordo com a área
construção e instalações.
Requeridos
resistência térmica total
transferência de calor
,
(m2 С)/W,
para aberturas de luz são determinados em
dependendo do valor de Dd
(tabela 10).
Então
por valor
escolher
o design da abertura de luz com a redução
resistência à transferência de calor
forneceu
≥
(tabela 13).
tabela
13 - Resistência reduzida real
janelas, portas de varanda e clarabóias
|
o preenchimento |
Reduzido |
|
|
v |
v |
|
|
solteiro |
0,18 |
− |
|
solteiro |
0,15 |
− |
|
vidros duplos ligações |
0,4 |
− |
|
vidros duplos ligações |
0,44 |
0,34* |
|
Blocos |
0,31 (sem vinculação) |
|
|
244 |
0,33 (sem vinculação) |
|
|
Perfil |
0,31 (sem vinculação) |
|
|
Dobro |
0,36 |
− |
,
Continuação da tabela
13
|
o preenchimento |
Reduzido |
|
|
v |
v |
|
|
triplicar clarabóias |
0,52 |
− |
|
Triplo |
0,55 |
0,46 |
|
câmara única
fora do comum |
0,38 |
0,34 |
|
vidro com revestido |
0,51 |
0,43 |
|
vidro com revestido |
0,56 |
0,47 |
|
Câmara dupla
fora do comum |
0,51 |
0,43 |
|
fora do comum |
0,54 |
0,45 |
|
vidro com revestido |
0,58 |
0,48 |
|
vidro com revestido |
0,68 |
0,52 |
|
vidro com
revestido |
0,65 |
0,53 |
|
Normal
fora do comum |
0,56 |
− |
|
vidro com revestido |
0,65 |
− |
|
vidro com
revestido |
0,69 |
− |
|
Normal |
0,68 |
− |
|
vidro com revestido |
0,74 |
− |
|
vidro com revestido |
0,81 |
−* |
|
vidro com
revestido |
0,82 |
− |
,Continuação
tabelas 13
|
o preenchimento |
Reduzido |
|
|
v |
v |
|
|
Duas câmaras simples
emparelhado |
0,7 |
− |
|
Duas câmaras simples
separado |
0,74 |
− |
|
Quatro camadas
emparelhado |
0,8 |
− |
|
Notas: * - |
,
Por
design aceito da abertura de luz
coeficiente de transferência de calor kOK,
W/(m2 С),
é determinado pela equação:
.
Exemplo
5. Cálculo termotécnico de luz
aberturas
Inicial
dados.
-
Construção
residencial, tv
= 20С
(tabela
1). -
Distrito
construção -
Penza. -
txp(0,92)
\u003d -29С;
toperação
= -3,6С;
zoperação
= 222 dias (Apêndice A, Tabela A.1);
C dia
Pedido
Cálculo.
-
Nós definimos
=
0,43 (m2 С)/W,
(tabela 10). -
Escolher
design da janela (tabela 13) dependendo
do valortendo em conta o cumprimento da condição (7). assim
Assim, para o nosso exemplo, tomamos
janela de madeira com vidros duplos
encadernações separadas, com o real
resistência à transferência de calor
= 0,44 (m2 С)/W.
Coeficiente
envidraçamento de transferência de calor (janelas) kOK
determinado por
Fórmula:
W/(m2 С).
PS 25/02/2016
Quase um ano depois de escrever o artigo, conseguimos lidar um pouco mais com as questões levantadas.
Em primeiro lugar, o programa para calcular as perdas de calor em Excel de acordo com o método de A.G. Sotnikova acha que tudo está correto - exatamente de acordo com as fórmulas de A.I. Pehovich!
Em segundo lugar, a fórmula (3) do artigo de A.G. Sotnikova não deve ficar assim:
R
27
=
δ
conv.
/(2*λ gr
)=K(porque
((h
H
)*(π/2)))/К(pecado
((h
H
)*(π/2)))
No artigo de A. G. Sotnikova não é uma entrada correta! Mas então o gráfico é construído, e o exemplo é calculado de acordo com as fórmulas corretas!!!
Então deve ser de acordo com A.I. Pekhovich (p. 110, tarefa adicional ao item 27):
R
27
=
δ
conv.
/λ gr
=1/(2*λ gr
)*PARA(porque
((h
H
)*(π/2)))/К(pecado
((h
H
)*(π/2)))
δ
conv.
=R
27
*λ gr
=(½)*K(porque
((h
H
)*(π/2)))/К(pecado
((h
H
)*(π/2)))
Anteriormente, calculamos a perda de calor do piso no solo para uma casa de 6m de largura com um nível de água subterrânea de 6m e +3 graus de profundidade. Os resultados e a declaração do problema estão aqui -
As perdas de calor para o ar externo e para o interior da terra também foram levadas em consideração. Agora vou separar as moscas das costeletas, ou seja, realizarei o cálculo puramente no solo, excluindo a transferência de calor para o ar externo.
Farei os cálculos para a opção 1 do cálculo anterior (sem isolamento). e as seguintes combinações de dados
1. UGV 6m, +3 em UGV
2. UGV 6m, +6 em UGV
3. UGV 4m, +3 em UGV
4. UGV 10m, +3 em UGV.
5. UGV 20m, +3 em UGV.
Assim, fecharemos as questões relacionadas à influência da profundidade GWL e a influência da temperatura no GWL.
O cálculo, como antes, é estacionário, não levando em consideração as flutuações sazonais e geralmente não levando em consideração o ar externo
As condições são as mesmas. O solo tem Lamda=1, paredes 310mm Lamda=0,15, piso 250mm Lamda=1,2.
Os resultados, como antes, em duas imagens (isotermas e "IK"), e numérica - resistência à transferência de calor para o solo.
Resultados numéricos:
1.R=4,01
2. R \u003d 4.01 (Tudo é normalizado para a diferença, caso contrário não deveria ter sido)
3.R=3,12
4.R=5,68
5.R=6,14
Sobre os tamanhos. Se os correlacionarmos com a profundidade GWL, obteremos o seguinte
4m. R/L=0,78
6m. R/L=0,67
10m. R/L=0,57
20m. R/L=0,31
R / L seria igual a um (ou melhor, o coeficiente inverso da condutividade térmica do solo) para uma casa infinitamente grande, mas no nosso caso as dimensões da casa são comparáveis à profundidade em que ocorre a perda de calor, e o quanto menor a casa em relação à profundidade, menor deve ser essa proporção.
A dependência resultante R/L deve depender da relação entre a largura da casa e o nível do lençol freático (B/L), acrescido, como já mencionado, com B/L-> infinito R/L-> 1/Lamda.
No total, existem os seguintes pontos para uma casa infinitamente longa:
L/B | R*lamda/L
0 | 1
0,67 | 0,78
1 | 0,67
1,67 | 0,57
3,33 | 0,31
Essa dependência é bem aproximada por uma exponencial (veja o gráfico nos comentários).
Além disso, o expoente pode ser escrito de uma forma mais simples sem muita perda de precisão, ou seja,
R*Lambda/L=EXP(-L/(3B))
Esta fórmula nos mesmos pontos dá os seguintes resultados:
0 | 1
0,67 | 0,80
1 | 0,72
1,67 | 0,58
3,33 | 0,33
Aqueles. erro dentro de 10%, ou seja, muito satisfatório.
Assim, para uma casa infinita de qualquer largura e para qualquer GWL na faixa considerada, temos uma fórmula para calcular a resistência à transferência de calor no GWL:R=(L/lamda)*EXP(-L/(3B))
aqui L é a profundidade do GWL, Lamda é a condutividade térmica do solo, B é a largura da casa.
A fórmula é aplicável na faixa L/3B de 1,5 a aproximadamente infinito (alto GWL).
Se você usar a fórmula para níveis de águas subterrâneas mais profundos, a fórmula fornece um erro significativo, por exemplo, para uma profundidade de 50m e largura de 6m de uma casa, temos: R=(50/1)*exp(-50/18) =3,1, o que obviamente é muito pequeno.
Tenham todos um bom dia!
Conclusões:
1. Um aumento na profundidade GWL não leva a uma diminuição consistente na perda de calor para as águas subterrâneas, uma vez que uma quantidade crescente de solo está envolvida.
2. Ao mesmo tempo, sistemas com GWL do tipo 20m ou mais podem nunca chegar ao hospital, o que é calculado durante o período de "vida" em casa.
3. R no chão não é tão grande, está no nível de 3-6, então a perda de calor profundamente no chão ao longo do solo é muito significativa. Isso é consistente com o resultado obtido anteriormente sobre a ausência de uma grande redução na perda de calor quando a fita ou a área cega são isoladas.
4. Uma fórmula foi derivada dos resultados, use-a para sua saúde (por sua própria conta e risco, é claro, peço que você saiba com antecedência que não sou de forma alguma responsável pela confiabilidade da fórmula e outros resultados e sua aplicabilidade na prática).
5. Segue de um pequeno estudo realizado abaixo no comentário. A perda de calor para a rua reduz a perda de calor para o solo.
Aqueles. É incorreto considerar dois processos de transferência de calor separadamente. E aumentando a proteção térmica da rua, aumentamos a perda de calor para o solo
e assim fica claro por que o efeito de aquecimento do contorno da casa, obtido anteriormente, não é tão significativo.
