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 de omgeving. sfeervol temperatuur invloed. Omdat thermische isolatie-eigenschappen de bodem is te veel afhankelijk 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 langs 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.
Als de vloer niet geïsoleerd is, zijn de wavan de niet-geïsoleerde vloer per zone gelijk aan:
zone 1 - R n.p. =2,1 m²*S/W
zone 2 - R n.p. =4,3 m²*S/W
zone 3 - R n.p. =8,6 m²*S/W
zone 4 - R n.p. =14,2 m²*S/W
Om de warmteoverdrachtsweerstand voor geïsoleerde vloeren te berekenen, kunt u de volgende formule gebruiken:
— warmteoverdrachtsweerstand van elke zone van de niet-geïsoleerde vloer, m²*S/W;
— isolatiedikte, m;
— thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van isolatie, W/(m*C);
Voorbeeld 1
Het is noodzakelijk om de dikte van de onderliggende betonnen laag in de doorgang van het magazijn te bepalen. De vloerbedekking is beton, dik H 1 = 2,5 cm Belasting op de vloer - van MAZ-205-voertuigen; funderingsgrond - leem. Er is geen grondwater.
Voor de MAZ-205-auto, die twee assen heeft met een wiellast van 42 kN, ontwerp belasting per wiel volgens de formule ( 6 ):
Rð = 1,2·42 = 50,4 kN
Het wielspooroppervlak van de MAZ-205-auto is 700 cm2
Volgens de formule ( 5 ) berekenen wij:
R = D/2 = 30/2 = 15 cm
Volgens de formule ( 3 ) R p = 15 + 2,5 = 17,5cm
2. Voor leemachtige grond zonder fundering grondwater volgens tabel 2.2
NAAR 0 = 65 N/cm3:
Voor de onderliggende laag nemen we beton met een druksterkte van B22,5. Dan in het reisgebied magazijn, waar stationaire apparatuur niet op de vloeren is geïnstalleerd technologische apparatuur(volgens clausule 2.2 groep I), onder belasting van ongebaand voertuigen volgens tabel 2.1 Rδt = 1,25 MPa, E b = 28500 MPa.
3. σ R. Laden uit het voertuig, volgens paragraaf. 2.4 , is de lading eenvoudig soort en wordt verzonden langs een cirkelvormig pad. Daarom bepalen we het berekende buigmoment met behulp van de formule ( 11 ). Volgens clausule 2.13 laten we het ongeveer vragen H= 10 cm Dan volgens artikel. 2.10 wij accepteren l= 44,2 cm R R/ l= 17,5/44,2 = 0,395 volgens tabel. 2.6 wij zullen vinden K 3 = 103,12. Volgens de formule ( 11 ): M p= NAAR 3 · R p = 103,12·50,4 = 5197 N·cm/cm. Volgens de formule ( 7 ) bereken de spanning in de plaat:
Spanning in plaatdikte H= 10 cm overschrijdt de ontwerpweerstand Rδt = 1,25 MPa. In overeenstemming met paragraaf. 2.13 herhaal de berekening en stel deze in op een grotere waarde H= 12 cm, dus l= 50,7cm; ρ = R R/ l = 17,5/50,7 = 0,345; NAAR 3 = 105,2; M R= 105,2·50,4 = 5302 N·cm/cm
Ontvangen σ R= 1,29 MPa verschilt van ontwerpweerstand Rδt = 1,25 MPa (zie tabel. 2.1 ) met minder dan 5%, daarom accepteren wij een onderliggende betonlaag met druksterkteklasse B22,5, 12 cm dik.
Voorbeeld 2
Voor mechanische werkplaatsen is het vereist om de dikte te bepalen van de onderliggende betonnen laag die wordt gebruikt als vloer zonder bedekking ( H 1 = 0cm). Belasting op de vloer - van het gewicht van de machine P P= 180 kN, direct op de onderliggende laag staand, gelijkmatig verdeeld over het spoor in de vorm van een rechthoek van 220 x 120 cm. Er zijn geen speciale eisen aan de vervorming van de basis. De basisgrond is fijn zand, gelegen in de zone van capillaire opstijging van grondwater.
1. Laten we de ontwerpparameters bepalen.
Geschatte tracklengte volgens paragraaf. 2.5 en volgens de formule ( 1 ) а р = а = 220 cm. Berekende breedte van het spoor volgens de formule ( 2 ) b p = b = 120 cm fijn zand, gelegen in de zone van capillaire stijging van grondwater, volgens tabel. 2.2 K 0 = 45 N/cm3. Voor de onderliggende laag nemen we beton qua druksterkteklasse B22,5. Vervolgens in mechanische werkplaatsen, waar stationaire technologische apparatuur op de vloeren wordt geïnstalleerd zonder speciale eisen om vervorming te baseren (volgens paragraaf. 2.2 groep II), met een stationaire belasting volgens tabel. 2.1 Rδt = 1,5 MPa, E b = 28500 MPa.
2. Bepaal de trekspanning in de betonplaat tijdens het buigen σ R. De belasting wordt overgebracht langs een rechthoekig spoor en, volgens paragraaf. 2.5 , is een lading van een eenvoudig type.
Daarom bepalen we het berekende buigmoment met behulp van de formule ( 9 ). Volgens clausule 2.13 laten we het ongeveer vragen H= 10 cm Dan volgens artikel. 2.10 wij accepteren l= 48,5 cm.
Rekening houdend met α = a p / l= 220/48,5 = 4,53 en β = b p / l= 120/48,5 = 2,47 volgens tabel. 2.4 wij zullen vinden NAAR 1 = 20,92.
Volgens de formule ( 9 ): M p= NAAR 1 · R p = 20,92·5180 = 3765,6 N·cm/cm.
Volgens de formule ( 7 ) bereken de spanning in de plaat:
Spanning in plaatdikte H= 10 cm aanzienlijk minder Rδt = 1,5 MPa. In overeenstemming met paragraaf. 2.13 Laten we de berekening opnieuw uitvoeren en opslaan H= 10 cm, vinden we een lagere betonkwaliteit voor de onderliggende laagplaat, waarbij σ R » Rδt. Hiervoor accepteren wij beton met druksterkteklasse B15 Rδt = 1,2 MPa, E b = 23000 MPa.
Dan l= 46,2cm; α = een p / l= 220/46,2 = 4,76 en β = b p / l= 120/46,2 = 2,60; volgens tabel 2.4 NAAR 1 = 18,63;. M R= 18,63·180 = 3353,4 N·cm/cm.
De resulterende trekspanning in een betonplaat met druksterkteklasse B15 is kleiner Rδt = 1,2 MPa. Wij accepteren een onderliggende laag beton met druksterkteklasse B15, dikte H= 10 cm.
Voorbeeld 3
Het is vereist om de dikte van de onderliggende betonnen vloerlaag in de machinewerkplaats te bepalen onder belasting van geautomatiseerde lijnmachines en ZIL-164-voertuigen. De lay-out van de belastingen wordt getoond in Fig. 1 V", 1 V"", 1 in """. Het midden van de autowielbaan bevindt zich op een afstand van 50 cm van de rand van de machinebaan. Gewicht van de machine in werkende staat R R= 150 kN wordt gelijkmatig verdeeld over de oppervlakte van een rechthoekig spoor van 260 cm lang en 140 cm breed.
De vloerbedekking is het verharde oppervlak van de onderliggende laag. De basisgrond is zandleem. De basis bevindt zich in de zone van capillaire stijging van grondwater
Laten we de ontwerpparameters bepalen.
Voor een ZIL-164-auto, die twee assen heeft met een wiellast van 30,8 kN, is de berekende wiellast volgens de formule ( 6 ):
R R= 1,2 30,8 = 36,96 kN
Het wielspooroppervlak van de ZIL-164-auto is 720 cm2
Volgens clausule 2.5
R R = r = D/2 = 30/2 = 15 cm
Voor zandleemgrond van de basis gelegen in de zone van capillaire stijging van grondwater, volgens tabel. 2.2 NAAR 0 = 30 N/cm3. Voor de onderliggende laag nemen we beton van druksterkteklasse B22,5. Vervolgens voor een werkplaats voor machinebouw, waar een geautomatiseerde lijn op de vloeren wordt geïnstalleerd (volgens paragraaf. 2.2 groep IV), met gelijktijdige werking van stationaire en dynamische belastingen volgens tabel. 2.1 Rδt = 0,675 MPa, E B= 28500 MPa.
Laten we het ongeveer vragen H= 10 cm, dan volgens punt. 2.10 wij accepteren l= 53,6 cm In dit geval is de afstand van het zwaartepunt van de autowielmarkering tot de rand van de machinemarkering 50 cm l = 321,6 cm, d.w.z. volgens clausule 2.4 De belastingen die op de vloer inwerken, worden geclassificeerd als complexe belastingen.
In overeenstemming met paragraaf. 2.17 Laten we de positie van de rekencentra bepalen in de zwaartepunten van het machinespoor (O 1) en het autowiel (O 2). Uit het belastinglay-outdiagram (Fig. 1 c") volgt hieruit dat het voor het rekencentrum O 1 niet duidelijk is welke richting van de OU-as moet worden ingesteld. Daarom definiëren we het buigmoment alsof de richting van de OU-as evenwijdig is aan de lange zijde van de machine spoor (afb. 1 c") en loodrecht op deze zijde (Fig. 1 V""). Voor het rekencentrum O 2 nemen we de richting van de OU door de zwaartepunten van de machinesporen en het autowiel (Fig. 1 V""").
Berekening 1 Laten we de trekspanning in de betonplaat tijdens het buigen bepalen σ R voor het rekencentrum O 1 met de richting van de OU evenwijdig aan de lange zijde van het machinespoor (Fig. 1 c"). In dit geval verwijst de belasting van de machine met een rechthoekig merkteken naar de belasting van een eenvoudig type. Voor het machinemerk volgens paragraaf. 2.5 bij gebrek aan vloerbedekking ( H 1 = 0 cm) a p = a = 260 cm; b p = b = 140 cm.
Rekening houdend met de waarden α = a p / l= 260/53,6 = 4,85 en β = b p / l= 140/53,6 = 2,61 volgens tabel. 2.4 wij zullen vinden K 1 = 18,37.
Voor de machine R 0 = R R= 150 kN overeenkomstig paragraaf. 2.14 bepaald door de formule ( 9 ):
M p= NAAR 1 · R p = 18,37·150 = 27555,5 N·cm/cm.
Coördinaten van het zwaartepunt van de wielbaan van de auto: x i= 120 cm en j i= 0 cm.
Rekening houdend met de relaties x i /l= 120/53,6 = 2,24 en y i /l= 0/53,6 = 0 volgens tabel. 2.7 wij zullen vinden NAAR 4 = -20,51.
Buigmoment bij designcentrum O 1 van een autowiel volgens de formule ( 14 ):
M i= -20,51·36,96 = -758,05 N·cm/cm.
13 ):
M p ik = M 0 + Σ M i= 2755,5 - 758,05 = 1997,45 Ncm/cm
7 ):
Berekening 2 Laten we de trekspanning in de betonplaat tijdens het buigen bepalen σ R II voor nederzettingscentrum O 1 wanneer de OU loodrecht op de lange zijde van de machinemarkering is gericht (Fig. 1 V""). Laten we het gebied van het machinespoor verdelen in elementaire gebieden volgens paragraaf. 2.18 . Compatibel met nederzettingscentrum O 1 zwaartepunt van een elementair platform vierkante vorm met zijlengte a p = b p = 140 cm.
Laten we de belastingen definiëren R i, vallend op elk elementair gebied volgens de formule ( 15 ), waarvoor we eerst het gebied van het machinespoor bepalen F= 260·140 = 36400 cm2;
Om het buigmoment te bepalen M 0 vanaf belasting R Laten we 0 berekenen voor een elementair vierkant gebied met het zwaartepunt in het rekencentrum O 1 waarden α = β = a p / l= b r / l= 140/53,6 = 2,61 en rekening houdend hiermee volgens de tabel. 2.4 wij zullen vinden K 1 = 36,0; gebaseerd op de instructies van paragraaf. 2.14 en formule ( 9 ) berekenen wij:
M 0 = NAAR 1 · R 0 = 36,0·80,8 =2908,8 N·cm/cm.
M i, van belastingen die zich buiten het rekencentrum O 1 bevinden. De berekende gegevens staan in de tabel. 2.10 .
Tabel 2.10
Berekende gegevens met ontwerpcentrum O 1 en richting van de OU-as loodrecht op de lange zijde van het machinespoor
| I | X i | j i | X i /l | j i /l | NAAR 4 volgens tabel 2.7 | P i, kN | N i aantal ladingen | M i = N i · NAAR 4 · P i |
|
| 1 | 0 | 120 | 0 | 2,24 | 9,33 | 36,96 | 1 | 363,3 |
|
| 2 | 120 | 35 | 1,86 | 0,65 | -17,22 | 17,31 | 4 | -1192,3 |
|
| Σ M i= -829,0 Ncm/cm |
|||||||||
Berekend buigmoment van het autowiel en de werktuigmachine volgens de formule ( 13 ):
M p II = M 0 + Σ M i= 2908,8 - 829,0 = 2079,8 Ncm/cm
Trekspanning in een plaat tijdens buigen volgens de formule ( 7 ):
Berekening 3 Laten we de trekspanning in de betonplaat tijdens het buigen bepalen σ R III voor het O 2 nederzettingscentrum (Fig. 1 c"""). Laten we het gebied van het machinespoor verdelen in elementaire gebieden volgens paragraaf. 2.18 . Laten we de belastingen definiëren R i, per elementair gebied, volgens de formule ( 15 ).
Laten we het buigmoment bepalen op basis van de belasting veroorzaakt door de druk op het autowiel, waarvoor we vinden ρ = R R/ l= 15/53,6 = 0,28; volgens tabel 2.6 wij zullen vinden NAAR 3 = 112,1. Volgens de formule ( 11 ):M 0 = NAAR 3 · R p = 112,1·36,96 = 4143,22 N·cm/cm.
Laten we het totale buigmoment Σ bepalen M i van belastingen die zich buiten het O 2-ontwerpcentrum bevinden. De berekende gegevens staan in de tabel. 2.11 .
Tabel 2.11
Berekeningsgegevens afrekencentrum O 2
| I | X i | j i | X i /l | j i /l | NAAR 4 volgens tabel 2.7 | P i, kN | N i aantal ladingen | M i = N i · NAAR 4 · P i |
|
| 1 | 0 | 65 | 0 | 1,21 | 40,97 | 4,9 | 1 | 200,75 |
|
| 2 | 0 | 100 | 0 | 1,87 | 16,36 | 6,6 | 1 | 107,98 |
|
| 3 | 0 | 155 | 0 | 2,89 | 2,89 | 11,5 | 1 | 33,24 |
|
| 4 | 40 | 65 | 0,75 | 1,21 | 19,1 | 4,9 | 2 | 187,18 |
|
| 5 | 40 | 100 | 0,75 | 1,87 | 8,44 | 6,6 | 2 | 111,41 |
|
| 6 | 40 | 155 | 0,75 | 2,89 | 1,25 | 11,5 | 2 | 28,75 |
|
| 7 | 95 | 65 | 1,77 | 1,21 | -10,78 | 8,7 | 2 | -187,57 |
|
| 8 | 95 | 100 | 1,77 | 1,87 | -5,89 | 11,5 | 2 | -135,47 |
|
| 9 | 95 | 155 | 1,77 | 2,89 | -2,39 | 20,2 | 2 | -96,56 |
|
| Σ M i= 249,7 Ncm/cm |
|||||||||
Berekend buigmoment van het autowiel en de werktuigmachine volgens de formule ( 13 ):
M p III = M 0 + Σ M i= 4143,22 + 249,7 = 4392,92 Ncm/cm
Trekspanning in een plaat tijdens buigen volgens de formule ( 7 ):
meer Rδt = 0,675 MPa, waardoor we de berekening herhalen en een grotere waarde specificeren H. We zullen de berekening alleen uitvoeren volgens het laadschema met het rekencentrum O 2, waarvoor de waarde σ R III bij de eerste berekening bleek dit de grootste te zijn.
Om opnieuw te berekenen, zullen we grofweg instellen H= 19 cm, dan volgens punt. 2.10 wij accepteren l= 86,8cm; ρ = R R/ l =15/86,8 = 0,1728; NAAR 3 = 124,7; M 0 = NAAR 3 · R P= 124,7·36,96 = 4608,9 N·cm/cm.
Laten we het totale buigmoment bepalen van belastingen die zich buiten het ontwerpcentrum O 2 bevinden. De berekende gegevens staan in de tabel. 2.12 .
Tabel 2.12
Berekeningsgegevens voor herberekening
| I | X i | j i | X i /l | j i /l | NAAR 4 volgens tabel 2.7 | P i, kN | N i aantal ladingen | M i = N i · NAAR 4 · P i |
|
| 1 | 0 | 65 | 0 | 0,75 | 76,17 | 4,9 | 1 | 373,23 |
|
| 2 | 0 | 100 | 0 | 1,15 | 44,45 | 6,6 | 1 | 293,37 |
|
| 3 | 0 | 155 | 0 | 1,79 | 18,33 | 11,5 | 1 | 210,79 |
|
| 4 | 40 | 65 | 0,46 | 0,75 | 48,36 | 4,9 | 2 | 473,93 |
|
| 5 | 40 | 100 | 0,46 | 1,15 | 32,39 | 6,6 | 2 | 427,55 |
|
| 6 | 40 | 155 | 0,46 | 1,79 | 14,49 | 11,5 | 2 | 333,27 |
|
| 7 | 95 | 65 | 1,09 | 0,75 | 1,84 | 8,7 | 2 | 32,02 |
|
| 8 | 95 | 100 | 1,09 | 1,15 | 3,92 | 11,5 | 2 | 90,16 |
|
| 9 | 95 | 155 | 1,09 | 1,79 | 2,81 | 20,2 | 2 | 113,52 |
|
| Σ M i= 2347,84 Ncm/cm. |
|||||||||
M p= M 0 + Σ M i= 4608,9 + 2347,84 = 6956,82 Ncm/cm
Trekspanning in een plaat tijdens buigen volgens de formule ( 7 ):
Ontvangen waarde σ R= 0,67 MPa verschillend van Rδt = 0,675 MPa met minder dan 5%. Wij aanvaarden de onderliggende betonlaag met druksterkteklasse B22.5, dikte H= 19 cm.
Ondanks het feit dat het warmteverlies via de vloer van de meeste industriële, administratieve en residentiële gebouwen van één verdieping zelden groter is dan 15% van het totale warmteverlies, en met een toename van het aantal verdiepingen soms niet 5% bedraagt, is het belang de juiste beslissing taken...
Het bepalen van het warmteverlies uit de lucht van de eerste verdieping of kelder naar de grond verliest zijn relevantie niet.
Dit artikel bespreekt twee opties om het probleem uit de titel op te lossen. De conclusies staan aan het einde van het artikel.
Bij het berekenen van het warmteverlies moet u altijd onderscheid maken tussen de begrippen ‘gebouw’ en ‘ruimte’.
Bij het uitvoeren van berekeningen voor het hele gebouw is het doel om het vermogen van de bron en het gehele warmtetoevoersysteem te vinden.
Bij het berekenen van de warmteverliezen van elke individuele kamer van het gebouw wordt het probleem opgelost van het bepalen van het vermogen en het aantal thermische apparaten (batterijen, convectoren, enz.) die nodig zijn voor installatie in elke specifieke kamer om de gegeven interne luchttemperatuur te handhaven. .
De lucht in het gebouw wordt verwarmd door thermische energie te ontvangen van de zon, externe warmtebronnen via het verwarmingssysteem en van verschillende interne bronnen– van mensen, dieren, kantoorapparatuur, huishoudelijke apparaten, verlichtingslampen, warmwatervoorzieningssystemen.
De lucht in het pand koelt af door het verlies van thermische energie via de gebouwschil, wat wordt gekenmerkt door thermische weerstanden, gemeten in m 2 °C/W:
R = Σ (δ i /λ i )
δ i– dikte van de materiaallaag van de omhullende constructie in meters;
λ i– thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van het materiaal in W/(m °C).
Bescherm het huis tegen externe omgeving het plafond (vloer) van de bovenverdieping, buitenmuren, ramen, deuren, poorten en de vloer van de benedenverdieping (mogelijk een kelder).
De externe omgeving wel buitenlucht en grond.
De berekening van het warmteverlies van een gebouw wordt uitgevoerd bij de berekende buitenluchttemperatuur voor de koudste vijfdaagse periode van het jaar in het gebied waar de voorziening is gebouwd (of zal worden gebouwd)!
Maar niemand verbiedt je natuurlijk om berekeningen te maken voor een andere tijd van het jaar.
Berekening inExcelwarmteverlies door de vloer en muren grenzend aan de grond volgens de algemeen aanvaarde zonale methode V.D. Machinsky.
De temperatuur van de grond onder een gebouw hangt voornamelijk af van de thermische geleidbaarheid en warmtecapaciteit van de grond zelf en van de omgevingsluchttemperatuur in de ruimte gedurende het hele jaar. Omdat de temperatuur van de buitenlucht in verschillende ruimtes aanzienlijk varieert klimaatzones, dan heeft de bodem verschillende temperaturen in verschillende periodes van het jaar op verschillende diepten in verschillende gebieden.
Om de oplossing voor het complexe probleem van het bepalen van warmteverlies via de vloer en wanden van de kelder in de grond te vereenvoudigen, wordt de techniek van het verdelen van het gebied van omhullende structuren in 4 zones al meer dan 80 jaar met succes gebruikt.
Elk van de vier zones heeft zijn eigen vaste warmteoverdrachtsweerstand in m 2 °C/W:
R1 =2,1 R2 =4,3 R3 =8,6 R4 =14,2
Zone 1 is een strook op de vloer (bij afwezigheid van ondergrondse grond onder het gebouw) van 2 meter breed, gemeten vanaf het binnenoppervlak van de buitenmuren langs de gehele omtrek of (in het geval van een ondergronds of kelder) een strook van dezelfde breedte, gemeten langs de binnenoppervlakken van de buitenmuren vanaf de randen van de grond.
Zones 2 en 3 zijn eveneens 2 meter breed en bevinden zich achter zone 1 dichter bij het centrum van het gebouw.
Zone 4 beslaat het gehele resterende centrale gebied.
In de figuur hieronder bevindt zone 1 zich volledig op de wanden van de kelder, zone 2 gedeeltelijk op de muren en gedeeltelijk op de vloer, zones 3 en 4 bevinden zich volledig op de kelderverdieping.
Als het gebouw smal is, bestaan zones 4 en 3 (en soms 2) eenvoudigweg niet.
Vierkant geslacht Bij de berekening wordt dubbel rekening gehouden met zone 1 in de hoeken!
Als de gehele zone 1 zich bevindt op verticale wanden, dan wordt de oppervlakte feitelijk zonder optellingen berekend.
Als zone 1 zich voor een deel op de muren en een deel op de vloer bevindt, worden alleen de hoekdelen van de vloer twee keer geteld.
Als de gehele zone 1 zich op de vloer bevindt, moet het berekende oppervlak worden vergroot met 2x2x4=16 m2 (voor een huis met een rechthoekig plan, d.w.z. met vier hoeken).
Als de constructie niet in de grond is begraven, betekent dit dat H =0.
Hieronder ziet u een screenshot van het rekenprogramma in Excel-warmteverlies door vloeren en verzonken wanden voor rechthoekige gebouwen.
Zonegebieden F 1 , F 2 , F 3 , F 4 worden berekend volgens de regels van de gewone meetkunde. De taak is omslachtig en vereist veelvuldig schetsen. Het programma vereenvoudigt het oplossen van dit probleem aanzienlijk.
Het totale warmteverlies naar de omringende bodem wordt bepaald met de formule in kW:
Q Σ =((F 1 + F1у )/ R 1 + F 2 / R 2 + F 3 / R 3 + F 4 / R 4 )*(t VR -t NR )/1000
De gebruiker hoeft alleen de eerste 5 regels in de Excel-tabel in te vullen met waarden en het onderstaande resultaat af te lezen.
Om warmteverliezen naar de grond te bepalen terrein zonegebieden zal handmatig moeten tellen en vervang het dan in de bovenstaande formule.
De volgende schermafbeelding toont als voorbeeld de berekening in Excel van warmteverlies door de vloer en verzonken wanden voor de kelderruimte rechtsonder (zoals weergegeven op de foto)..
De hoeveelheid warmteverlies in de grond door elke kamer is gelijk aan het totale warmteverlies in de grond van het hele gebouw!
De onderstaande afbeelding toont vereenvoudigde diagrammen standaard ontwerpen vloeren en muren.
De vloer en muren worden als niet-geïsoleerd beschouwd als de thermische geleidbaarheidscoëfficiënten van de materialen ( λ i) waaruit ze bestaan is meer dan 1,2 W/(m °C).
Als de vloer en/of wanden geïsoleerd zijn, dat wil zeggen dat er lagen in zitten λ <1,2 W/(m °C), dan wordt de weerstand voor elke zone afzonderlijk berekend met behulp van de formule:
Risolatiei = Rgeïsoleerdi + Σ (δ J /λ J )
Hier δ J– dikte van de isolatielaag in meters.
Voor vloeren op balken wordt ook per zone de warmteoverdrachtsweerstand berekend, maar met een andere formule:
Rop de balkeni =1,18*(Rgeïsoleerdi + Σ (δ J /λ J ) )
Berekening van warmteverliezen inMEVROUW Exceldoor de vloer en muren grenzend aan de grond volgens de methode van Professor A.G. Sotnikov.
Een zeer interessante techniek voor in de grond begraven gebouwen wordt beschreven in het artikel “Thermofysische berekening van warmteverlies in het ondergrondse deel van gebouwen.” Het artikel werd in 2010 gepubliceerd in nummer 8 van het ABOK-magazine in de sectie “Discussion Club”.
Degenen die de betekenis willen begrijpen van wat hieronder staat, moeten eerst het bovenstaande bestuderen.
A.G. Sotnikov, die zich voornamelijk baseert op de conclusies en ervaringen van andere voorgangers, is een van de weinigen die in bijna 100 jaar heeft geprobeerd de naald te verplaatsen naar een onderwerp dat veel verwarmingsingenieurs zorgen baart. Ik ben erg onder de indruk van zijn aanpak vanuit het oogpunt van fundamentele thermische engineering. Maar de moeilijkheid om de bodemtemperatuur en de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt correct te beoordelen bij gebrek aan passend onderzoekswerk, verandert de methodologie van A.G. enigszins. Sotnikov in een theoretisch vlak, waarbij hij afstand neemt van praktische berekeningen. Hoewel we tegelijkertijd blijven vertrouwen op de zonale methode van V.D. Machinsky, iedereen gelooft eenvoudigweg blindelings de resultaten en kan, omdat hij de algemene fysieke betekenis van hun voorkomen begrijpt, niet definitief vertrouwen hebben in de verkregen numerieke waarden.
Wat is de betekenis van de methodologie van professor A.G.? Sotnikova? Hij suggereert dat alle warmteverliezen via de vloer van een begraven gebouw diep in de planeet ‘gaan’, en dat alle warmteverliezen via muren die in contact staan met de grond uiteindelijk naar het oppervlak worden overgebracht en ‘oplossen’ in de omgevingslucht.
Dit lijkt gedeeltelijk waar (zonder wiskundige rechtvaardiging) als er voldoende diepte is van de vloer van de benedenverdieping, maar als de diepte minder dan 1,5...2,0 meter bedraagt, ontstaan er twijfels over de juistheid van de postulaten...
Ondanks alle kritiek in de voorgaande paragrafen was het de ontwikkeling van het algoritme van professor A.G. Sotnikova lijkt veelbelovend.
Laten we in Excel het warmteverlies via de vloer en muren in de grond berekenen voor hetzelfde gebouw als in het vorige voorbeeld.
In het brondatablok leggen we de afmetingen van de kelder van het gebouw en de berekende luchttemperaturen vast.
Vervolgens moet u de bodemkenmerken invullen. Laten we als voorbeeld zandgrond nemen en de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt en de temperatuur ervan op een diepte van 2,5 meter in januari in de initiële gegevens invoeren. De temperatuur en thermische geleidbaarheid van de bodem voor uw regio kunt u op internet vinden.
De wanden en vloer zullen van gewapend beton zijn ( λ =1,7 B/(m°C)) dikte 300 mm ( δ =0,3 m) met thermische weerstand R = δ / λ=0,176 m 2 °C/W.
En ten slotte voegen we aan de initiële gegevens de waarden toe van de warmteoverdrachtscoëfficiënten op de interne oppervlakken van de vloer en muren en op het externe oppervlak van de grond in contact met de buitenlucht.
Het programma voert berekeningen uit in Excel met behulp van de onderstaande formules.
Vloeroppervlak:
F pl =B*A
Wandoppervlak:
V st =2*H *(B + A )
Voorwaardelijke dikte van de grondlaag achter de muren:
δ conv = F(H / H )
Thermische weerstand van de grond onder de vloer:
R 17 =(1/(4*λ gr )*(π / Fpl ) 0,5
Warmteverlies via de vloer:
Qpl = Fpl *(TV — Tgr )/(R 17 + Rpl +1/α in )
Thermische weerstand van de grond achter de muren:
R 27 = δ conv /λgr
Warmteverlies door muren:
Qst = Fst *(TV — TN )/(1/αn+R 27 + Rst +1/α in )
Totaal warmteverlies in de grond:
Q Σ = Qpl + Qst
Opmerkingen en conclusies.
Het warmteverlies van een gebouw via de vloer en muren in de grond, verkregen met behulp van twee verschillende methoden, verschilt aanzienlijk. Volgens het algoritme van A.G. Sotnikov betekenis Q Σ =16,146 kW, wat bijna 5 keer meer is dan de waarde volgens het algemeen aanvaarde “zonale” algoritme - Q Σ =3,353 KW!
Feit is dat de thermische weerstand van de grond tussen de begraven muren en de buitenlucht afneemt R 27 =0,122 m 2 °C/W is duidelijk klein en komt waarschijnlijk niet overeen met de werkelijkheid. Dit betekent dat de voorwaardelijke dikte van de grond δ conv is niet helemaal correct gedefinieerd!
Bovendien zijn de “kale” muren van gewapend beton die ik in het voorbeeld heb gekozen ook een voor onze tijd volkomen onrealistische optie.
Een aandachtige lezer van het artikel van A.G. Sotnikova zal een aantal fouten vinden, hoogstwaarschijnlijk niet die van de auteur, maar die die zijn ontstaan tijdens het typen. Dan verschijnt in formule (3) de factor 2 λ , en verdwijnt later. In het voorbeeld bij het berekenen R 17 er staat geen splitsingsteken achter de eenheid. In hetzelfde voorbeeld wordt bij het berekenen van het warmteverlies door de muren van het ondergrondse deel van het gebouw om de een of andere reden de oppervlakte gedeeld door 2 in de formule, maar vervolgens niet gedeeld bij het registreren van de waarden... Wat zijn deze niet-geïsoleerde wanden en vloeren in het voorbeeld met Rst = Rpl =2 m2 °C/W? Hun dikte moet dan minimaal 2,4 m zijn! En als de muren en de vloer geïsoleerd zijn, dan lijkt het onjuist om deze warmteverliezen te vergelijken met de mogelijkheid om per zone te berekenen voor een niet-geïsoleerde vloer.
R 27 = δ conv /(2*λgr)=K(want((H / H )*(π/2)))/K(zonde((H / H )*(π/2)))
Wat betreft de vraag over de aanwezigheid van een vermenigvuldiger van 2 λ gr is hierboven al gezegd.
Ik heb de volledige elliptische integralen door elkaar gedeeld. Als resultaat bleek dat de grafiek in het artikel de functie toont op λgr =1:
δ conv = (½) *NAAR(want((H / H )*(π/2)))/K(zonde((H / H )*(π/2)))
Maar wiskundig gezien zou het correct moeten zijn:
δ conv = 2 *NAAR(want((H / H )*(π/2)))/K(zonde((H / H )*(π/2)))
of, als de vermenigvuldiger 2 is λ gr niet nodig:
δ conv = 1 *NAAR(want((H / H )*(π/2)))/K(zonde((H / H )*(π/2)))
Dit betekent dat de grafiek voor het bepalen δ conv geeft foutieve waarden die 2 of 4 keer onderschat worden...
Het blijkt dat iedereen geen andere keus heeft dan het warmteverlies via de vloer en muren in de grond per zone te blijven ‘tellen’ of ‘bepalen’? Er is in 80 jaar geen enkele andere waardevolle methode uitgevonden. Of hebben ze het bedacht, maar hebben ze het niet afgerond?!
Ik nodig bloglezers uit om beide berekeningsopties in echte projecten te testen en de resultaten in de commentaren te presenteren ter vergelijking en analyse.
Alles wat in het laatste deel van dit artikel wordt gezegd, is uitsluitend de mening van de auteur en beweert niet de ultieme waarheid te zijn. Ik zal blij zijn om de mening van experts over dit onderwerp te horen in de reacties. Ik zou het algoritme van A.G. graag volledig willen begrijpen. Sotnikov, omdat het feitelijk een rigoureuzere thermofysische rechtvaardiging kent dan de algemeen aanvaarde methode.
Alsjeblieft respectvol werk van de auteur download een bestand met rekenprogramma's na het abonneren op artikelaankondigingen!
P.S. (25/02/2016)
Bijna een jaar na het schrijven van het artikel zijn we erin geslaagd de hierboven gestelde vragen op te lossen.
Ten eerste een programma voor het berekenen van warmteverlies in Excel volgens de methode van A.G. Sotnikova gelooft dat alles klopt - precies volgens de formules van A.I. Pekhovich!
Ten tweede formule (3) uit het artikel van A.G., die verwarring in mijn redenering bracht. Sotnikova zou er niet zo uit moeten zien:
R 27 = δ conv /(2*λgr)=K(want((H / H )*(π/2)))/K(zonde((H / H )*(π/2)))
In het artikel van A.G. Sotnikova is geen correcte inzending! Maar toen werd de grafiek gebouwd en werd het voorbeeld berekend met behulp van de juiste formules!!!
Zo zou het moeten zijn volgens A.I. Pekhovich (pagina 110, aanvullende taak bij paragraaf 27):
R 27 = δ conv /λgr=1/(2*λgr )*K(want((H / H )*(π/2)))/K(zonde((H / H )*(π/2)))
δ conv =R27 *λ gr =(½)*K(want((H / H )*(π/2)))/K(zonde((H / H )*(π/2)))
Goedemiddag
Ik besloot hier de resultaten van berekeningen voor vloerisolatie op de grond te plaatsen. De berekeningen zijn uitgevoerd in het Therm 6.3 programma.
De begane grond is een 250 mm dikke betonplaat met een thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van 1,2
Muren - 310 mm met een thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van 0,15 (cellenbeton of hout)
Voor de eenvoud zijn de muren tot aan de grond. Er kunnen veel opties zijn voor isolatie en koudebruggen van de unit; we laten ze achterwege.
Bodem - met een thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van 1. Natte klei of nat zand. Droge exemplaren zijn hittebeschermender.
Isolatie. Er zijn hier 4 opties:
1. Er is geen isolatie. Gewoon een plaat op de grond.
2. Er wordt een blinde ruimte van 1 m breed en 10 cm dik geïsoleerd. EPPS-isolatie. Er is geen rekening gehouden met de bovenste laag van het blinde gebied zelf, omdat deze geen grote rol speelt.
3. De funderingsstrook is geïsoleerd tot een diepte van 1 m. Isolatie is ook 10cm, EPS. Het beton wordt niet getrokken omdat het qua thermische geleidbaarheid dicht bij de grond ligt.
4. De plaat onder het huis is geïsoleerd. 10 cm, eps.
De thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van EPPS werd gelijk gesteld aan 0,029.
Voor de breedte van de plaat is uitgegaan van 5,85 meter.
Initiële temperatuurgegevens:
- binnen +21;
- buiten -3;
- op een diepte van 6m+3.
6m hier is de GWL-schatting. Ik heb 6m genomen omdat dit het dichtst bij de optie ligt bij mijn huis, hoewel ik geen vloeren op de grond heb, maar de resultaten zijn ook van toepassing op mijn warme ondergrond.
U kunt de resultaten grafisch bekijken. Geleverd in twee versies - met isothermen en "IR".
Voor het vloeroppervlak zijn digitale gegevens verkregen in de vorm van de U-factor, de omgekeerde waarde van onze warmteoverdrachtsweerstand ([R]=K*m2/W).
Wat de resultaten betreft, zijn de resultaten als volgt (gemiddeld per geslacht):
1. R=2,86
2. R=3,31
3. R=3,52
4. R=5,59
Voor mij zijn dit zeer interessante resultaten. In het bijzonder een voldoende hoge waarde voor optie 1 geeft aan dat het op geen enkele manier nodig is om de plaat op de vloer te isoleren. Het is noodzakelijk om de grond te isoleren als er grondwater in de buurt is, en dan hebben we optie 4, waarbij de grond gedeeltelijk is afgesneden van de thermische contour. Bovendien zullen we met een dichtbij maaiveld geen 5,59 krijgen. aangezien de 6 m grond die in de berekening is geaccepteerd, niet deelneemt aan de isolatie. In dit geval zou je R~3 of zo moeten verwachten.
Het is ook heel veelbetekenend dat de rand van de plaat in de designversie is behoorlijk warm 17,5oC volgens de eerste niet-geïsoleerde optie Daarom worden daar geen bevriezing, condensatie en schimmel verwacht, zelfs niet bij een verdubbeling van de temperatuurgradiënt (-27 buiten). Bovendien moet worden begrepen dat piektemperaturen bij dergelijke berekeningen geen enkele rol spelen, omdat het systeem zeer warmte-intensief is en de grond weken of maanden bevriest.
Opties 1,2,3. En vooral optie 2 - de meest traagheid. Het thermische circuit omvat hier niet alleen de grond direct onder het huis, maar ook onder het blinde gebied. De tijd die nodig is om het temperatuurregime vast te stellen, zoals in de figuur, bedraagt jaren, en in feite zal het temperatuurregime het gemiddelde voor het jaar zijn. Een periode van ongeveer 3 maanden slaagt erin om slechts 2-3 m grond bij warmte-uitwisseling te betrekken. Maar dit is een apart verhaal, dus voor nu zal ik eindigen met de opmerking dat de karakteristieke tijd evenredig is met de dikte van de laag in het kwadraat. Die. als 2m 3 maanden is, dan is 4m al 9 maanden.
Ik zal ook opmerken dat je in de praktijk waarschijnlijk met een relatief klein grondwaterpeil (zoals 4,5 m en lager) slechtere resultaten zou verwachten in de thermische isolatie-eigenschappen van de bodem als gevolg van de verdamping van water daaruit. Helaas ken ik geen tool die berekeningen kan uitvoeren onder omstandigheden van verdamping in de bodem. Ja, en er is een groot probleem met de brongegevens.
De beoordeling van de invloed van verdamping in de bodem werd als volgt uitgevoerd.
Ik heb gegevens gevonden waaruit blijkt dat water in leemgronden door capillaire krachten van het grondwaterniveau naar 4-5 meter stijgt
Welnu, ik zal dit cijfer als initiële gegevens gebruiken.
Ik ga er stoutmoedig van uit dat deze zelfde 5 meter onder alle omstandigheden in mijn berekening blijft.
In 1 m grond diffundeert stoom naar de vloer en kan de waarde van de dampdoorlaatbaarheidscoëfficiënt worden bepaald. De dampdoorlaatbaarheidscoëfficiënt van zand is 0,17, die van adobe 0,1. Voor de zekerheid neem ik 0,2 mg/m/u/Pa.
Op een meter diepte zijn bij de ontwerpmogelijkheden behalve optie 4 ongeveer 15 graden.
In totaal bedraagt de waterdampdruk daar 1700 Pa (100% rel.).
Laten we binnenshuis 21 graden nemen 40% (rel.) => 1000 Pa
In totaal hebben we een dampdrukgradiënt van 700 Pa per 1 m klei met Mu = 0,2 en 0,25 m beton met Mu = 0,09
De uiteindelijke dampdoorlaatbaarheid van een tweelaagse laag is 1/(1/0,2+0,25/0,09)=0,13
Als gevolg hiervan hebben we een stoomstroom uit de bodem van 0,13*700=90 mg/m2/h=2,5e-8 kg/m2/s
We vermenigvuldigen met de verdampingswarmte van water 2,3 MJ/kg en krijgen extra warmteverlies door verdamping => 0,06 W/m2. Dit zijn kleine dingen. Als we in de taal van R spreken (weerstand tegen warmteoverdracht), leidt het op deze manier in aanmerking nemen van vocht tot een afname van R met ongeveer 0,003, d.w.z. immaterieel.
Bijlagen:
Opmerkingen
Normaal gesproken wordt a priori aangenomen dat het warmteverlies op de vloer in vergelijking met soortgelijke 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 bekend, en anderen fysieke kenmerken Het is niet nodig om het warmteverlies via de vloer te berekenen. Volgens hun thermische eigenschappen worden vloeren meestal verdeeld in geïsoleerde en niet-geïsoleerde, structureel - vloeren op de grond en balken.
De berekening van het warmteverlies via een ongeïsoleerde vloer op de grond is gebaseerd op algemene formule beoordeling van warmteverlies via de gebouwschil:
Waar Q– hoofd- en nevenwarmteverliezen, W;
A– totale oppervlakte van de omheiningsconstructie, m2;
tв , tн– binnen- en buitenluchttemperatuur, °C;
β - het aandeel van de extra warmteverliezen in het 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 ongeïsoleerde vloer wordt voor elke zone van twee meter afzonderlijk bepaald, genummerd vanaf buitenmuur gebouwen. 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 warmteverlies
Bij inbouwkamers met een grondvloer: 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)), is 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).
Laden...
