Género por coeficientes de zona. Cálculo de ingeniería térmica de suelos ubicados en el suelo. Comentarios y conclusiones
La transferencia de calor a través del cerramiento de una casa es un proceso complejo. Para tener en cuenta estas dificultades tanto como sea posible, las mediciones de las instalaciones al calcular la pérdida de calor se realizan de acuerdo con ciertas reglas, que prevén un aumento o disminución condicional del área. A continuación se detallan las principales disposiciones de estas reglas.
Reglas para medir áreas de estructuras de cerramiento: a - sección de un edificio con piso de ático; b - sección de un edificio con revestimiento combinado; c - plano de construcción; 1 - piso sobre el sótano; 2 - piso sobre vigas; 3 - piso en el suelo;
El área de ventanas, puertas y otras aberturas se mide por la abertura de construcción más pequeña.
El área del techo (pt) y del piso (pl) (excepto el piso en el suelo) se mide entre los ejes de las paredes internas y la superficie interna de la pared externa.
Las dimensiones de las paredes exteriores se toman horizontalmente a lo largo del perímetro exterior entre los ejes de las paredes interiores y la esquina exterior de la pared, y en altura, en todos los pisos excepto el inferior: desde el nivel del piso terminado hasta el piso de el siguiente piso. En el último piso, la parte superior de la pared exterior coincide con la parte superior del techo o piso del ático. En el piso inferior, según el diseño del piso: a) desde la superficie interior del piso a lo largo del suelo; b) desde la superficie de preparación de la estructura del piso sobre las vigas; c) desde el borde inferior del techo sobre un sótano o sótano sin calefacción.
Al determinar la pérdida de calor a través de paredes interiores sus áreas se miden a lo largo del perímetro interno. Las pérdidas de calor a través de los recintos internos de las habitaciones pueden ignorarse si la diferencia en la temperatura del aire en estas habitaciones es de 3 °C o menos.
Desglose de la superficie del suelo (a) y las partes empotradas de las paredes exteriores (b) en zonas de asentamiento I-IV
La transferencia de calor desde una habitación a través de la estructura del suelo o pared y el espesor del suelo con el que entran en contacto está sujeta a leyes complejas. Para calcular la resistencia a la transferencia de calor de estructuras ubicadas en el suelo, se utiliza un método simplificado. La superficie del piso y las paredes (donde el piso se considera una continuación de la pared) se divide a lo largo del suelo en franjas de 2 m de ancho, paralelas a la unión de la pared exterior y la superficie del suelo.
Las zonas se cuentan a lo largo de la pared desde el nivel del suelo, y si no hay paredes en el suelo, entonces la zona I es la franja de piso más cercana a pared externa. Las dos franjas siguientes estarán numeradas II y III, y el resto del suelo será la zona IV. Además, una zona puede comenzar en la pared y continuar en el suelo.
Un suelo o pared que no contiene capas aislantes fabricadas con materiales con un coeficiente de conductividad térmica inferior a 1,2 W/(m °C) se denomina no aislado. La resistencia a la transferencia de calor de dicho suelo suele denotarse por R np, m 2 °C/W. Para cada zona de un piso sin aislamiento, se proporcionan valores estándar de resistencia a la transferencia de calor:
- 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.
Si la estructura de un piso ubicado en el suelo tiene capas aislantes, se llama aislado, y su resistencia a la transferencia de calor unidad R, m 2 °C/W, está determinada por la fórmula:
R arriba = R np + R us1 + R us2 ... + R usn
Donde R np es la resistencia a la transferencia de calor de la zona considerada del piso no aislado, m 2 °C/W;
R us - resistencia a la transferencia de calor de la capa aislante, m 2 °C/W;
Para un suelo sobre vigas, la resistencia a la transferencia de calor Rl, m 2 °C/W, se calcula mediante la fórmula.
A pesar de que la pérdida de calor a través del piso de la mayoría de los edificios industriales, administrativos y residenciales de un piso rara vez excede el 15% de la pérdida de calor total, y con un aumento en el número de pisos a veces no alcanza el 5%, la importancia la decisión correcta tareas...
Determinar la pérdida de calor del aire del primer piso o del sótano al suelo no pierde su relevancia.
Este artículo analiza dos opciones para resolver el problema planteado en el título. Las conclusiones están al final del artículo.
Al calcular la pérdida de calor, siempre se debe distinguir entre los conceptos de "edificio" y "habitación".
Al realizar cálculos para todo el edificio, el objetivo es encontrar la potencia de la fuente y de todo el sistema de suministro de calor.
Al calcular las pérdidas de calor de cada habitación individual del edificio, se resuelve el problema de determinar la potencia y el número de dispositivos térmicos (baterías, convectores, etc.) necesarios para la instalación en cada habitación específica para mantener la temperatura del aire interno dada. .
El aire del edificio se calienta recibiendo energía térmica del sol, fuentes externas de suministro de calor a través del sistema de calefacción y de diversas fuentes internas: personas, animales, equipos de oficina, electrodomésticos, lámparas de iluminación, sistemas de suministro de agua caliente.
El aire del interior del local se enfría debido a la pérdida de energía térmica a través de la envolvente del edificio, que se caracteriza por resistencias térmicas, medido en m 2 °C/W:
R = Σ (δ i /λ i )
δ i– espesor de la capa de material de la estructura de cerramiento en metros;
λ i– coeficiente de conductividad térmica del material en W/(m °C).
La casa está protegida del ambiente externo por el techo (suelo) del piso superior, las paredes exteriores, ventanas, puertas, portones y el piso del piso inferior (posiblemente un sótano).
El ambiente externo es el aire y el suelo exteriores.
El cálculo de la pérdida de calor de un edificio se realiza a partir de la temperatura del aire exterior calculada para el período de cinco días más frío del año en el área donde se construyó (o se construirá) la instalación.
Pero, por supuesto, nadie te prohíbe hacer cálculos para cualquier otra época del año.
Cálculo enSobresalirPérdida de calor a través del piso y las paredes adyacentes al suelo según el método zonal generalmente aceptado V.D. Machinsky.
La temperatura del suelo debajo de un edificio depende principalmente de la conductividad térmica y la capacidad calorífica del propio suelo y de la temperatura del aire ambiente en la zona durante todo el año. Dado que la temperatura del aire exterior varía significativamente en diferentes zonas climáticas, el suelo también tiene diferentes temperaturas en diferentes épocas del año a diferentes profundidades en diferentes áreas.
Para simplificar la solución al complejo problema de determinar la pérdida de calor a través del piso y las paredes del sótano hacia el suelo, la técnica de dividir el área de las estructuras de cerramiento en 4 zonas se ha utilizado con éxito durante más de 80 años.
Cada una de las cuatro zonas tiene su propia resistencia fija a la transferencia de calor en m 2 °C/W:
R 1 =2,1 R 2 =4,3 R 3 =8,6 R 4 =14,2
La zona 1 es una franja en el piso (en ausencia de profundización del suelo debajo del edificio) de 2 metros de ancho, medida desde la superficie interior de las paredes externas a lo largo de todo el perímetro o (en el caso de un sótano o sótano) una tira del mismo ancho, medida hacia abajo superficies internas paredes exteriores desde el borde del suelo.
Las zonas 2 y 3 también tienen 2 metros de ancho y están ubicadas detrás de la zona 1, más cerca del centro del edificio.
La Zona 4 ocupa toda el área central restante.
En la figura que se presenta a continuación, la zona 1 está ubicada completamente en las paredes del sótano, la zona 2 está parcialmente en las paredes y parcialmente en el piso, las zonas 3 y 4 están ubicadas completamente en el piso del sótano.
Si el edificio es estrecho, es posible que las zonas 4 y 3 (y a veces 2) simplemente no existan.
Cuadrado género¡La zona 1 en las esquinas se tiene en cuenta dos veces en el cálculo!
Si toda la zona 1 está ubicada en paredes verticales, entonces el área se calcula sin ninguna suma.
Si parte de la zona 1 está en las paredes y parte en el suelo, entonces sólo se cuentan dos veces las partes de las esquinas del suelo.
Si toda la zona 1 está ubicada en el piso, entonces el área calculada debe aumentarse en el cálculo en 2 × 2 x 4 = 16 m 2 (para una casa de planta rectangular, es decir, con cuatro esquinas).
Si la estructura no está enterrada en el suelo, esto significa que h =0.
A continuación se muestra una captura de pantalla de un programa para calcular la pérdida de calor a través del piso y paredes empotradas en Excel. para edificios rectangulares.
Áreas de zona F 1 , F 2 , F 3 , F 4 se calculan según las reglas de la geometría ordinaria. La tarea es engorrosa y requiere bocetos frecuentes. El programa simplifica enormemente la solución de este problema.
La pérdida total de calor hacia el suelo circundante está determinada por la fórmula en kW:
Q Σ =((F 1 + F1u )/ R 1 + F 2 / R 2 + F 3 / R 3 + F 4 / R 4 )*(t VR -t NR )/1000
El usuario sólo necesita completar las primeras 5 líneas de la tabla de Excel con valores y leer el resultado a continuación.
Para determinar las pérdidas de calor hacia el suelo. instalacionesáreas de zona Tendrá que contar manualmente y luego sustituir en la fórmula anterior.
La siguiente captura de pantalla muestra, a modo de ejemplo, el cálculo en Excel de las pérdidas de calor por suelo y paredes empotradas. para la habitación del sótano inferior derecha (como se muestra en la imagen).
¡La cantidad de calor perdido hacia el suelo por cada habitación es igual a la pérdida total de calor hacia el suelo de todo el edificio!
La siguiente figura muestra diagramas simplificados de estructuras típicas de pisos y paredes.
El piso y las paredes se consideran no aislados si los coeficientes de conductividad térmica de los materiales ( λ i) que los componen es superior a 1,2 W/(m °C).
Si el suelo y/o las paredes están aislados, es decir, contienen capas con λ <1,2 W/(m °C), entonces la resistencia se calcula para cada zona por separado utilizando la fórmula:
Raislamientoi = Raisladoi + Σ (δ j /λ j )
Aquí δ j– espesor de la capa aislante en metros.
Para suelos sobre vigas, la resistencia a la transferencia de calor también se calcula para cada zona, pero mediante una fórmula diferente:
Ren las vigasi =1,18*(Raisladoi + Σ (δ j /λ j ) )
Cálculo de pérdidas de calor enEM Sobresalira través del piso y paredes adyacentes al suelo según el método del Profesor A.G. Sotnikova.
Una técnica muy interesante para edificios enterrados se describe en el artículo “Cálculo termofísico de la pérdida de calor en la parte subterránea de los edificios”. El artículo fue publicado en 2010 en el número 8 de la revista ABOK en la sección “Club de discusión”.
Aquellos que quieran comprender el significado de lo que se escribe a continuación deben estudiar primero lo anterior.
A.G. Sotnikov, basándose principalmente en las conclusiones y la experiencia de otros científicos predecesores, es uno de los pocos que, en casi 100 años, intentó avanzar en un tema que preocupa a muchos ingenieros de calefacción. Estoy muy impresionado por su enfoque desde el punto de vista de la ingeniería térmica fundamental. Pero la dificultad de evaluar correctamente la temperatura del suelo y su coeficiente de conductividad térmica en ausencia de un trabajo de investigación adecuado cambia un poco la metodología de A.G. Sotnikov en un plano teórico, alejándose de los cálculos prácticos. Aunque al mismo tiempo seguir confiando en el método zonal de V.D. Machinsky, todo el mundo simplemente cree ciegamente en los resultados y, al comprender el significado físico general de su aparición, no puede confiar definitivamente en los valores numéricos obtenidos.
¿Cuál es el significado de la técnica del profesor A.G.? ¿Sotnikova? Sugiere que todas las pérdidas de calor a través del suelo de un edificio enterrado "van" a las profundidades del planeta, y todas las pérdidas de calor a través de las paredes en contacto con el suelo se transfieren en última instancia a la superficie y se "disuelven" en el aire ambiente.
Esto parece parcialmente cierto (sin justificación matemática) si hay suficiente profundidad del suelo del piso inferior, pero si la profundidad es inferior a 1,5...2,0 metros, surgen dudas sobre la exactitud de los postulados...
A pesar de todas las críticas formuladas en los párrafos anteriores, fue el desarrollo del algoritmo del profesor A.G. Sotnikova parece muy prometedora.
Calculemos en Excel la pérdida de calor a través del piso y las paredes hacia el suelo para el mismo edificio que en el ejemplo anterior.
Registramos las dimensiones del sótano del edificio y las temperaturas del aire calculadas en el bloque de datos fuente.
A continuación, debe completar las características del suelo. Como ejemplo, tomemos un suelo arenoso e introduzcamos en los datos iniciales su coeficiente de conductividad térmica y su temperatura a una profundidad de 2,5 metros en enero. La temperatura y la conductividad térmica del suelo de su zona se pueden encontrar en Internet.
Las paredes y suelo serán de hormigón armado ( λ = 1,7 W/(m°C)) espesor 300 mm ( δ =0,3 m) con resistencia térmica R = δ / λ = 0,176 m2°C/W.
Y finalmente, sumamos a los datos iniciales los valores de los coeficientes de transferencia de calor en las superficies internas del piso y paredes y en la superficie externa del suelo en contacto con el aire exterior.
El programa realiza cálculos en Excel utilizando las fórmulas siguientes.
Superficie del piso:
F pl =LICENCIADO EN LETRAS
Área de la pared:
Punto F = 2*h *(B + A )
Espesor condicional de la capa de suelo detrás de las paredes:
δ conversión = F(h / h )
Resistencia térmica del suelo debajo del piso:
R 17 =(1/(4*λ gr )*(π / Fsustantivo, masculino, plural— ) 0,5
Pérdida de calor por el suelo:
qsustantivo, masculino, plural— = Fsustantivo, masculino, plural— *(tV — tgramo )/(R 17 + Rsustantivo, masculino, plural— +1/α en )
Resistencia térmica del suelo detrás de los muros:
R 27 = δ conversión /λ gr
Pérdida de calor a través de las paredes:
qcalle = Fcalle *(tV — tnorte )/(1/α norte +R 27 + Rcalle +1/α en )
Pérdida total de calor hacia el suelo:
q Σ = qsustantivo, masculino, plural— + qcalle
Comentarios y conclusiones.
La pérdida de calor de un edificio a través del suelo y las paredes hacia el suelo, obtenida mediante dos métodos diferentes, difiere significativamente. Según el algoritmo de A.G. Sotnikov significado q Σ =16,146 kW, que es casi 5 veces mayor que el valor según el algoritmo "zonal" generalmente aceptado - q Σ =3,353 ¡KW!
El hecho es que la reducida resistencia térmica del suelo entre las paredes enterradas y el aire exterior R 27 =0,122 m 2 °C/W es claramente pequeño y es poco probable que se corresponda con la realidad. Esto significa que el espesor condicional del suelo. δ conversión¡No está definido del todo correctamente!
Además, los muros de hormigón armado "desnudos" que elegí en el ejemplo también son una opción completamente irreal para nuestro tiempo.
Un lector atento del artículo de A.G. Sotnikova encontrará una serie de errores, probablemente no del autor, sino de aquellos que surgieron al escribir. Entonces en la fórmula (3) aparece el factor 2 λ , luego desaparece más tarde. En el ejemplo al calcular R 17 no hay ningún signo de división después de la unidad. En el mismo ejemplo, al calcular la pérdida de calor a través de las paredes de la parte subterránea del edificio, por alguna razón el área se divide por 2 en la fórmula, pero luego no se divide al registrar los valores... ¿Cuáles son estos no aislados? paredes y suelos en el ejemplo con Rcalle = Rsustantivo, masculino, plural— =2 m2°C/W? ¡Su espesor debería ser de al menos 2,4 m! Y si las paredes y el suelo están aislados, parece incorrecto comparar estas pérdidas de calor con la opción de calcular por zonas para un suelo sin aislamiento.
R 27 = δ conversión /(2*λ gr)=K(porque((h / h )*(π/2)))/K(pecado((h / h )*(π/2)))
Respecto a la pregunta sobre la presencia de un multiplicador de 2 λ gramo Ya se ha dicho más arriba.
Dividí las integrales elípticas completas entre sí. Como resultado, resultó que el gráfico del artículo muestra la función en λ gra =1:
δ conversión = (½) *A(porque((h / h )*(π/2)))/K(pecado((h / h )*(π/2)))
Pero matemáticamente debería ser correcto:
δ conversión = 2 *A(porque((h / h )*(π/2)))/K(pecado((h / h )*(π/2)))
o, si el multiplicador es 2 λ gramo innecesario:
δ conversión = 1 *A(porque((h / h )*(π/2)))/K(pecado((h / h )*(π/2)))
Esto significa que la gráfica para determinar δ conversión da valores erróneos que están subestimados 2 o 4 veces...
¿Resulta que todo el mundo no tiene más remedio que seguir "contando" o "determinando" la pérdida de calor a través del suelo y las paredes hasta el suelo por zonas? No se ha inventado ningún otro método digno en 80 años. ¿O se les ocurrió pero no lo finalizaron?
Invito a los lectores del blog a probar ambas opciones de cálculo en proyectos reales y presentar los resultados en los comentarios para compararlos y analizarlos.
Todo lo que se dice en la última parte de este artículo es únicamente la opinión del autor y no pretende ser la verdad última. Estaré encantado de escuchar las opiniones de expertos sobre este tema en los comentarios. Me gustaría entender completamente el algoritmo de A.G. Sotnikov, porque en realidad tiene una justificación termofísica más rigurosa que el método generalmente aceptado.
te apuesto respetuoso trabajo del autor descargar un archivo con programas de cálculo ¡después de suscribirse a los anuncios de artículos!
PD (25/02/2016)
Casi un año después de escribir el artículo, logramos resolver las preguntas planteadas anteriormente.
En primer lugar, se desarrolló un programa para calcular la pérdida de calor en Excel utilizando el método de A.G. Sotnikova cree que todo es correcto, exactamente según las fórmulas de A.I. ¡Pejovich!
En segundo lugar, la fórmula (3) del artículo de A.G., que confundió mi razonamiento. Sotnikova no debería verse así:
R 27 = δ conversión /(2*λ gr)=K(porque((h / h )*(π/2)))/K(pecado((h / h )*(π/2)))
En el artículo de A.G. ¡Sotnikova no es una entrada correcta! ¡Pero luego se construyó el gráfico y el ejemplo se calculó usando las fórmulas correctas!
Así debería ser según A.I. Pekhovich (página 110, tarea adicional al párrafo 27):
R 27 = δ conversión /λ gr=1/(2*λ gr )*K(porque((h / h )*(π/2)))/K(pecado((h / h )*(π/2)))
δ conversión =R27 *λ gr =(½)*K(porque((h / h )*(π/2)))/K(pecado((h / h )*(π/2)))
Metodología para calcular la pérdida de calor en las instalaciones y el procedimiento para su implementación (ver SP 50.13330.2012 Protección térmica de edificios, párrafo 5).
La casa pierde calor a través de estructuras de cerramiento (paredes, techos, ventanas, techo, cimientos), ventilación y alcantarillado. Las principales pérdidas de calor se producen a través de las estructuras de cerramiento: entre el 60% y el 90% de todas las pérdidas de calor.
En cualquier caso, se deben tener en cuenta las pérdidas de calor de todas las estructuras de cerramiento presentes en la habitación con calefacción.
En este caso, no es necesario tener en cuenta las pérdidas de calor que se producen a través de las estructuras internas si la diferencia de su temperatura con la temperatura de las habitaciones adyacentes no supera los 3 grados centígrados.
Pérdida de calor a través de la envolvente de los edificios.
Las pérdidas de calor en los locales dependen principalmente de:
1 Diferencias de temperatura en la casa y en el exterior (cuanto mayor es la diferencia, mayores son las pérdidas),
2 Propiedades de aislamiento térmico de paredes, ventanas, puertas, revestimientos, suelos (las llamadas estructuras de cerramiento de la habitación).
Las estructuras de cerramiento generalmente no tienen una estructura homogénea. Y suelen constar de varias capas. Ejemplo: muro de concha = yeso + concha + acabado exterior. Este diseño también puede incluir espacios de aire cerrados (ejemplo: cavidades dentro de ladrillos o bloques). Los materiales anteriores tienen características térmicas que difieren entre sí. La principal característica de una capa estructural es su resistencia a la transferencia de calor R.
Donde q es la cantidad de calor perdido por metro cuadrado de la superficie circundante (generalmente medida en W/m2)
ΔT es la diferencia entre la temperatura dentro de la habitación calculada y la temperatura del aire exterior (la temperatura más fría de cinco días en °C para la región climática en la que se encuentra el edificio calculado).
Básicamente se mide la temperatura interior de las habitaciones. Vivienda 22 oC. No residencial 18 ºC. Áreas de tratamiento de agua 33 °C.
Cuando se trata de una estructura multicapa, las resistencias de las capas de la estructura se suman.
δ - espesor de capa, m;
λ es el coeficiente de conductividad térmica calculado del material de la capa de construcción, teniendo en cuenta las condiciones de funcionamiento de las estructuras de cerramiento, W / (m2 oC).
Bueno, hemos ordenado los datos básicos necesarios para el cálculo.
Entonces, para calcular las pérdidas de calor a través de la envolvente de un edificio, necesitamos:
1. Resistencia a la transferencia de calor de las estructuras (si la estructura es multicapa, entonces Σ R capas)
2. La diferencia entre la temperatura en la sala de cálculo y la exterior (temperatura del quinquenio más frío °C). ΔT
3. Áreas de cercado F (paredes, ventanas, puertas, techo, piso por separado)
4. También es útil la orientación del edificio en relación con los puntos cardinales.
La fórmula para calcular la pérdida de calor por una cerca se ve así:
Qlímite=(ΔT / Rolim)* Folim * n *(1+∑b)
Qlim: pérdida de calor a través de estructuras envolventes, W
Rogr – resistencia a la transferencia de calor, m2°C/W; (Si hay varias capas entonces ∑ capas Rogr)
Fogr – área de la estructura envolvente, m;
n es el coeficiente de contacto entre la estructura envolvente y el aire exterior.
| Muro | coeficiente norte |
| 1. Paredes y revestimientos exteriores (incluidos los ventilados por aire exterior), pisos de áticos (con techos de materiales en piezas) y entradas de vehículos; Techos sobre subterráneos fríos (sin paredes de cerramiento) en la zona climática de construcción del norte. | |
| 2. Techos sobre sótanos fríos que comunican con el aire exterior; pisos de ático (con techos de materiales en rollo); Techos sobre sótanos fríos (con paredes de cerramiento) y suelos fríos en la zona climática de construcción norte | 0,9 |
| 3. Techos sobre sótanos sin calefacción con aberturas de luz en las paredes | 0,75 |
| 4. Techos sobre sótanos sin calefacción y sin aberturas de luz en las paredes, situados sobre el nivel del suelo. | 0,6 |
| 5. Techos sobre sótanos técnicos sin calefacción situados bajo el nivel del suelo. | 0,4 |
La pérdida de calor de cada estructura de cerramiento se calcula por separado. La cantidad de calor perdido a través de las estructuras de cerramiento de toda la habitación será la suma de las pérdidas de calor a través de cada estructura de cerramiento de la habitación.
Cálculo de la pérdida de calor a través del suelo.
Suelo sin aislamiento en el suelo.
Normalmente, la pérdida de calor del suelo en comparación con indicadores similares de otras envolventes de edificios (paredes exteriores, aberturas de puertas y ventanas) se supone a priori insignificante y se tiene en cuenta en los cálculos de los sistemas de calefacción de forma simplificada. La base para tales cálculos es un sistema simplificado de coeficientes de corrección y contabilidad para la resistencia a la transferencia de calor de diversos materiales de construcción.
Si tenemos en cuenta que la justificación teórica y la metodología para calcular la pérdida de calor de una planta baja se desarrollaron hace bastante tiempo (es decir, con un gran margen de diseño), podemos hablar con seguridad sobre la aplicabilidad práctica de estos enfoques empíricos en condiciones modernas. La conductividad térmica y los coeficientes de transferencia de calor de diversos materiales de construcción, aislamientos y revestimientos de pisos son bien conocidos, y no se requieren otras características físicas para calcular la pérdida de calor a través del piso. Según sus características térmicas, los suelos se suelen dividir en suelos aislados y no aislados, y estructuralmente, sobre suelo y sobre vigas.
El cálculo de la pérdida de calor a través de un suelo sin aislamiento en el suelo se basa en la fórmula general para evaluar la pérdida de calor a través de la envolvente del edificio:
Dónde q– pérdidas de calor principales y adicionales, W;
A– área total de la estructura de cerramiento, m2;
tv , tн– temperatura del aire interior y exterior, °C;
β - la proporción de pérdidas de calor adicionales en el total;
norte– factor de corrección, cuyo valor está determinado por la ubicación de la estructura de cerramiento;
ro– resistencia a la transferencia de calor, m2 °C/W.
Tenga en cuenta que en el caso de un revestimiento de suelo homogéneo de una sola capa, la resistencia a la transferencia de calor Ro es inversamente proporcional al coeficiente de transferencia de calor del material del suelo no aislado sobre el suelo.
Al calcular la pérdida de calor a través de un piso sin aislamiento, se utiliza un enfoque simplificado, en el que el valor (1+ β) n = 1. La pérdida de calor a través del piso generalmente se lleva a cabo zonificando el área de transferencia de calor. Esto se debe a la heterogeneidad natural de los campos de temperatura del suelo debajo del techo.
La pérdida de calor de un piso sin aislamiento se determina por separado para cada zona de dos metros, cuya numeración comienza desde la pared exterior del edificio. Generalmente se tienen en cuenta un total de cuatro franjas de este tipo de 2 m de ancho, considerando constante la temperatura del suelo en cada zona. La cuarta zona incluye toda la superficie del piso sin aislamiento dentro de los límites de las tres primeras franjas. Se supone una resistencia a la transferencia de calor: para la 1.ª zona R1=2,1; para el 2º R2=4,3; respectivamente para el tercero y el cuarto R3=8,6, R4=14,2 m2*оС/W.
Figura 1. Zonificar la superficie del piso en el suelo y las paredes empotradas adyacentes al calcular la pérdida de calor.
En el caso de habitaciones empotradas con suelo de tierra: el área de la primera zona adyacente a la superficie de la pared se tiene en cuenta dos veces en los cálculos. Esto es bastante comprensible, ya que la pérdida de calor del suelo se suma a la pérdida de calor en las estructuras de cerramiento verticales adyacentes del edificio.
El cálculo de la pérdida de calor a través del suelo se realiza para cada zona por separado, y los resultados obtenidos se resumen y se utilizan para la justificación térmica del diseño del edificio. El cálculo de las zonas de temperatura de las paredes exteriores de las habitaciones empotradas se realiza mediante fórmulas similares a las indicadas anteriormente.
En los cálculos de la pérdida de calor a través de un suelo aislado (y se considera tal si su diseño contiene capas de material con una conductividad térmica inferior a 1,2 W/(m °C)), el valor de la resistencia a la transferencia de calor de un suelo no El suelo aislado en el suelo aumenta en cada caso por la resistencia a la transferencia de calor de la capa aislante:
Rу.с = δу.с / λу.с,
Dónde δу.с– espesor de la capa aislante, m; λу.с– conductividad térmica del material de la capa aislante, W/(m °C).
Según SNiP 41-01-2003, los pisos de los pisos del edificio, ubicados en el suelo y las vigas, están delimitados en cuatro franjas de zonas de 2 m de ancho paralelas a las paredes exteriores (Fig. 2.1). Al calcular la pérdida de calor a través de pisos ubicados en el suelo o vigas, la superficie de las áreas del piso cerca de las esquinas de las paredes externas ( en la zona i ) se ingresa en el cálculo dos veces (cuadrado 2x2 m).
Se debe determinar la resistencia a la transferencia de calor:
a) para suelos no aislados en el suelo y paredes situadas bajo el nivel del suelo, con conductividad térmica l ³ 1,2 W/(m×°C) en zonas de 2 m de ancho, paralelas a las paredes exteriores, teniendo en cuenta R notario público. . , (m 2 ×°C)/W, igual a:
2.1 – para la zona I;
4.3 – para la zona II;
8.6 – para la zona III;
14.2 – para la zona IV (para el resto de la superficie construida);
b) para suelos aislados en el suelo y paredes situadas bajo el nivel del suelo, con conductividad térmica l.s.< 1,2 Вт/(м×°С) утепляющего слоя толщиной d у.с. , м, принимая R arriba. , (m 2 ×°C)/W, según la fórmula
c) resistencia térmica a la transferencia de calor de zonas de piso individuales sobre vigas R l, (m 2 ×°C)/W, determinado por las fórmulas:
Yo zona - 
;
II zona – 
;
III zona – 
;
zona IV – 
,
donde , , , son los valores de resistencia térmica a la transferencia de calor de zonas individuales de pisos no aislados, (m 2 × ° C)/W, respectivamente numéricamente iguales a 2,1; 4.3; 8,6; 14.2; – la suma de los valores de resistencia térmica a la transferencia de calor de la capa aislante de los forjados sobre vigas, (m 2 × ° C)/W.
El valor se calcula mediante la expresión:
, (2.4)
Aquí está la resistencia térmica de las capas de aire cerradas.
(Cuadro 2.1); δ d – espesor de la capa de tablas, m; λ d – conductividad térmica del material de madera, W/(m °C).
Pérdida de calor a través de un suelo situado en el suelo, W:
, (2.5)
donde , , , son las áreas de las zonas I, II, III, IV, respectivamente, m 2 .
Pérdida de calor por el suelo situado sobre las vigas, W:
, (2.6)
Ejemplo 2.2.
Datos iniciales:
- primer piso;
– paredes exteriores – dos;
– construcción del suelo: suelos de hormigón recubiertos de linóleo;
– temperatura estimada del aire interior °C;
Procedimiento de cálculo.
Arroz. 2.2. Fragmento del plano y ubicación de áreas de piso en la sala No. 1
(para los ejemplos 2.2 y 2.3)
2. En el salón nº 1 solo se ubican la primera y parte de la segunda zona.
I-ésima zona: 2,0´5,0 m y 2,0´3,0 m;
II zona: 1,0´3,0 m.
3. Las áreas de cada zona son iguales:
4. Determine la resistencia a la transferencia de calor de cada zona usando la fórmula (2.2):
(m 2 ×°C)/W,
(m 2 ×°C)/W.
5. Utilizando la fórmula (2.5), determinamos la pérdida de calor a través del piso ubicado en el suelo:
Ejemplo 2.3.
Datos iniciales:
– construcción del suelo: suelos de madera sobre vigas;
– paredes exteriores – dos (Fig. 2.2);
- primer piso;
– zona de construcción – Lipetsk;
– temperatura estimada del aire interior °C; °C.
Procedimiento de cálculo.
1. Dibujamos un plano del primer piso a escala indicando las dimensiones principales y dividimos el piso en cuatro zonas-franjas de 2 m de ancho paralelas a las paredes exteriores.
2. En el salón nº 1 solo se ubican la primera y parte de la segunda zona.
Determinamos las dimensiones de cada franja de zona:
Las pérdidas de calor a través de un suelo situado en el suelo se calculan por zonas según. Para ello, la superficie del suelo se divide en franjas de 2 m de ancho, paralelas a las paredes exteriores. La franja más cercana a la pared exterior se denomina primera zona, las dos franjas siguientes son la segunda y tercera zona, y el resto de la superficie del piso es la cuarta zona.
Al calcular la pérdida de calor en los sótanos, el desglose en zonas de franjas en este caso se realiza desde el nivel del suelo a lo largo de la superficie de la parte subterránea de las paredes y más a lo largo del piso. Las resistencias condicionales a la transferencia de calor para las zonas en este caso se aceptan y se calculan de la misma manera que para un piso aislado en presencia de capas aislantes, que en este caso son capas de la estructura de la pared.
El coeficiente de transferencia de calor K, W/(m 2 ∙°C) para cada zona del suelo aislado en el suelo se determina mediante la fórmula:
¿Dónde está la resistencia a la transferencia de calor de un suelo aislado en el suelo, m 2 ∙°C/W, calculada mediante la fórmula:
= + Σ , (2.2)
¿Dónde está la resistencia a la transferencia de calor del piso sin aislamiento de la i-ésima zona?
δ j – espesor de la j-ésima capa de la estructura aislante;
λ j es el coeficiente de conductividad térmica del material que constituye la capa.
Para todas las áreas de suelos no aislados existen datos sobre la resistencia a la transferencia de calor, que se acepta según:
2,15 m 2 ∙°С/W – para la primera zona;
4,3 m 2 ∙°С/W – para la segunda zona;
8,6 m 2 ∙°С/W – para la tercera zona;
14,2 m 2 ∙°С/W – para la cuarta zona.
En este proyecto, los pisos del terreno tienen 4 capas. La estructura del piso se muestra en la Figura 1.2, la estructura de la pared se muestra en la Figura 1.1.
Un ejemplo de cálculo de ingeniería térmica de pisos ubicados en el suelo para la cámara de ventilación de la habitación 002:
1. La división en zonas de la cámara de ventilación se presenta convencionalmente en la Figura 2.3.
Figura 2.3. División de la cámara de ventilación en zonas.
La figura muestra que la segunda zona incluye parte de la pared y parte del piso. Por tanto, el coeficiente de resistencia a la transferencia de calor de esta zona se calcula dos veces.
2. Determinemos la resistencia a la transferencia de calor de un piso aislado en el suelo, , m 2 ∙°C/W:
2,15 + 
= 4,04 m 2 ∙°С/W,
4,3 + = 7,1 m 2 ∙°С/W,
4,3 + 
= 7,49 m 2 ∙°С/W,
8,6 + = 11,79 m 2 ∙°С/W,
14,2 + = 17,39 m 2 ∙°C/W.