Расчет теплопотерь пола по грунту в УГВ

Запись дневника создана пользователем mfcn, 29.10.14
Просмотров: 6.644, Комментариев: 23

Ранее провели расчет теплопотерь пола по грунту для дома 6м шириной с УГВ на 6м и +3 градусов в глуби.
Результаты и постановка задачи тут — Результаты расчетов теплопотерь полов по грунту
Учитывали и теплопотери уличному воздуху и вглубь земли. Теперь же отделю мух от котлет, а именно проведу расчет чисто в грунт, исключая теплпередачу наружному воздуху.

Расчеты проведу для варианта 1 из прошлого расчета (без утепления). и следующих сочетаний данных
1. УГВ 6м, +3 на УГВ
2. УГВ 6м, +6 на УГВ
3. УГВ 4м, +3 на УГВ
4. УГВ 10м, +3 на УГВ.
5. УГВ 20м, +3 на УГВ.
Тем самым закроем вопросы связанные с влиянием глубины УГВ и влиянием температуры на УГВ.
Расчет как и ранее стационарный, не учитывающих сезонных колебаний да и вообще не учитывающий наружный воздух
Условия те же. Грунт имеет Лямда=1, стены 310мм Лямда=0,15, пол 250мм Лямда=1,2.

Результаты как и ранее по две картинки (изотермы и «ИК»), и числовые — сопротивление теплопередаче в грунт.

Числовые результаты:
1. R=4,01
2. R=4,01 (На перепад все нормируется, иначе и не должно было быть)
3. R=3,12
4. R=5,68
5. R=6,14

По поводу величин. Если соотнести их с глубиной УГВ получается следующее
4м. R/L=0,78
6м. R/L=0,67
10м. R/L=0,57
20м. R/L=0,31
R/L было бы равно единице (а точнее обратному коэффициенту теплопроводности грунта) для бесконечно большого дома, у нас же размеры дома сравнимы с глубиной на которую осуществляются теплопотери и чем меньше дом по сравнению с глубиной тем меньше должно быть данное отношение.

Полученная зависимость R/L должна зависеть от отношения ширины дома к УГВ (B/L), плюс к тому как уже сказано при B/L->бесконечности R/L->1/Лямда.
Итого есть следующие точки для бесконечно длинного дома:
L/B | R*Лямда/L
0 | 1
0,67 | 0,78
1 | 0,67
1,67 | 0,57
3,33 | 0,31
Данная зависимость неплохо аппрокисимируется экспонентной (см. график в комментарии).
При том экспоненту можно записать попроще без особой потери точности, а именно
R*Лямда/L=EXP(-L/(3B))
Данная формула в тех же точках дает следующие результаты:
0 | 1
0,67 | 0,80
1 | 0,72
1,67 | 0,58
3,33 | 0,33
Т.е. ошибка в пределах 10%, т.е. весьма удовлетворительная.

Отсюда для бесконечного дома любой ширины и для любого УГВ в рассмотренном диапазоне имеем формулу для расчета сопротивления теплопередаче в УГВ:
R=(L/Лямда)*EXP(-L/(3B))
здесь L — глубина УГВ, Лямда — коэффициент теплопроводности грунта, B — ширина дома.
Формула применима в диапазоне L/3B от 1,5 примерно до бесконечности (высокий УГВ).

Если воспользоваться формулой для более глубоких УГВ, то формула дает значительную ошибку, например для 50м глубины и 6м ширины дома имеем: R=(50/1)*exp(-50/18)=3,1, что очевидно слишком мало.

Всем удачного дня!

Выводы:
1. Увеличение глубины УГВ не приводит к сообразному уменьшению теплопотерь в грунтовые воды, так как вовлекается все большее количество грунта.
2. При этом системы с УГВ типа 20м и более могут никогда не выйти на стационар получаемый в расчете в период «жизни» дома.
3. R в грунт не столь и велик, находится на уровне 3-6, таким образом теплопотери вглубь пола по грунту весьма значительны. Это согласуется с полученным ранее результатом об отсутствии большого снижения теплопотерь при утеплении ленты или отмостки.
4. Из результатов выведена формула, пользуйтесь на здоровье (на свой страх и риск естественно, прошу заранее знать, что за достоверность формулы и иных результатов и применимость их на практике я никак не отвечаю).
5. Следует из небольшого исследования проведенного ниже в комментарии. Теплопотери улице снижают теплопотери грунту. Т.е. поотдельности рассматривать два процесса теплопередачи некорректно. И увеличивая теплозащиту от улицы мы повышаем теплопотери в грунт и тем самым становится ясным почему эффект от утепления контура дома полученный ранее не столь значителен.

Утепление пола по грунту – расчет толщины термоизоляции

Наверное, никого не нужно убеждать в том, что пол на первом этаже частного дома должен иметь надежную термоизоляцию. Это важно и для создания комфортных условий проживания, и с точки зрения сохранения здоровья всех членов семьи. Кроме того, эффективная система утепления всех строительных конструкций собственного дома – это залог экономного расходования энергоносителей для обеспечения работы системы отопления зимой, другого климатического оборудования – в любое время года. Да и на долговечность самого строения правильно организованная система термоизоляции также оказывает значительное влияние.

Утепление пола по грунту – расчет толщины термоизоляции

На первых этажах частных домов полы частенько оборудуются непосредственно по грунту – это, например, характерно для зданий на ленточном фундаменте. Существует целый ряд способов их термоизоляции с использованием различных утеплительных материалов. Но в любом случае необходимо заранее определяться – какой слой утеплителя будет достаточным для того, чтобы можно было смело заявлять о полноценности термоизоляции.

Попробуем разобраться в этом вопросе: утепление пола по грунту – расчет толщины термоизоляции, например, как утеплить пол в частном доме.

Принцип проведения расчета

Было бы большой ошибкой полагать, что утеплять любую строительную конструкцию можно, как говорится, «на глаз». Хорошо, если повезет и угадаете, но вероятность такой удачи – невелика, можно ошибиться как в одну, так и в другую сторону. И то, и другое – плохо. О последствиях недостаточности термоизоляции уже говорилось выше. А ее избыточность приводит к совершенно ненужному перерасходу материалов или усложнению конструкции.

Все должно основываться на расчетах. Да, многих читателей заранее пугает перспектива проведения каких бы то ни было вычислений. Поспешим их успокоить – ничего сверхъестественно сложного их не ждет. Тем более, мы «вооружим» их и пониманием принципа расчета, и удобным калькулятором, в котором всего лишь надо будет указать некоторые исходные данные.

Непосредственно про технологию выполнения термоизоляционных работ при утеплении пола говориться не будет – этому отведена специальная публикация нашего сайта. Остановимся лишь на тех нюансах, которые напрямую влияют на размеры термоизоляционного слоя.

Как производится утепление полов в частном доме?

Задача непростая, но справиться с ней можно и самостоятельно, не прибегая к услугам наемных специалистов. Пусть в помощь читателю будет специальная публикация нашего портала, посваященная именно утеплению полов в частном доме своими руками.

Итак, чтобы утепление считалось полноценным, суммарное сопротивление теплопередаче строительной конструкции (его еще часто называют термическим сопротивлением) должно быть не ниже установленного нормированного значения. Этот показатель измеряется в м² × °С / Вт, и рассчитан для каждого региона с учетом специфики климатических условий. Конкретное значение можно отыскать в таблицах СНиП, уточнить в местной строительной организации или просто взять из предлагаемой карты-схемы территории России.

Важно – для разных конструкций установлены свои нормированные значения. Раз мы имеет дело с полом, то нас интересует значение «для перекрытий». Чтобы проще было ориентироваться на схеме, эти показатели выделены голубыми цифрами.

Нормированные значения термического сопротивления для строительных конструкций жилых домов по регионам России

Теперь – небольшая формула, которая потребуется для проведения расчетов.

Термическое сопротивление однородного слоя строительной конструкции равно:

R = h / λ

h – толщина этого слоя (важно – выраженная в метрах)

λ – коэффициент теплопроводности материала, из которого изготовлен этот слой (измеряется в Вт/м×°С).

Коэффициенты теплопроводности – это табличные величины, значение которых несложно найти на справочных интернет-ресурсах. А для утеплительных материалов они, кроме того, обычно указываются производителем в паспортных данных.

Суммарное термическое сопротивление строительной конструкции, состоящей из нескольких слоев, в числе которых — и слой утепления, будет равно:

Rc = R₁ + R₂ +…+ Rt = h₁ / λ₁ + h₂ / λ₂ + …+ ht / λt

Символ «t» в данном случае говорит, что это показатели слоя термоизоляции.

Итак, если известно значение нормированного термического сопротивления, если имеется представление о строении создаваемой конструкции пола, то совсем несложно определить ту толщину утеплительного материала, которая обеспечит нужный уровень термоизоляции.

ht = (Rc – h₁ / λ₁ – h₂ / λ₂ – …) × λt

Зная коэффициент теплопроводности выбранного термоизоляционного материала, получаем его необходимую толщину.

Возможно, вас заинтересует информация о том, как монтировать пленочный теплый пол под ламинат

Возможные варианты утепления пола по грунту

С принципом расчета определились. Но теперь нужно разобраться, а какое возможно сочетание слоев при создании пола по грунту? И какие из них имеет смысл принимать в расчет?

• В качестве термоизоляционного материала в таких условиях очень часто используется керамзит. Причем, нередко он выступает в роли единственного утеплителя.

(Здесь и дальше будут показаны схемы. Сразу скажем – они даны со значительным упрощением. В частности, на них не указаны слои гидроизоляции. Не из-за того, что они неважны, просто в теплотехнических расчётах их учитывать не имеет смысла – слой слишком тонок, чтобы оказать сколь-нибудь серьезное влияние на общие утеплительные качества всего «пирога» пола.)

Утепление пола по грунту только керамзитом.

Цены на керамзит

Идем снизу вверх.

1 – слой уплотненного грунта, на котором возводится пол. В расчет не принимается, так как именно от теплопотерь через грунт (имеющий колоссальную теплоёмкость и способный буквально «высасывать» тепло из дома при некачественном утеплении) и затевается вся термоизоляция.

2 – утрамбованный песчаный или песчано-щебеночный слой. В расчет не принимается, по той же причине, что и грунт.

3 – слой керамзита – вот эту толщину и следует рассчитать. Так как термоизоляционные качества керамзита практически втрое ниже чем, скажем, у минеральной ваты или пенополистирола, толщина этого слоя может потребоваться весьма внушительной.

4 – армированная бетонная стяжка пола. Принимать в расчет – смысла не видно, так как теплопроводность бетона весьма высока. И при толщинах стяжки всего в 50 ÷ 100 мм ее термоизоляционные качества практически не сыграют роли.

5 – финишное покрытие пола. Если применяется натуральная доска, толстая клееная фанера или ОСП, то можно учесть этот слой при проведении расчетов. Термоизоляционные качества древесины – весьма неплохие, и это позволит хоть на сколько-то уменьшить слой керамзитовой засыпки. А условия нередко бывают такие, что каждый миллиметр подъема пола – на счету.

Если же в качестве покрытия рассматриваются ламинат, линолеум, и тем более – керамическая плитка, то их вполне можно проигнорировать при расчётах. Или теплопроводность высока, или уж слишком тонкий слой, не играющий никакой роли.

• Второй вариант – использование плитных утеплительных материалов. Это могут быть, например, пенополистирол различного типа, специальные марки минеральной ваты повышенной плотности, блоки пеностекла и другие утеплители.

Схему можно представить так:

Утепление пола по грунту без использования керамзита

Что здесь появилось на схеме нового:

6 – это так называемая «бетонная подготовка» — тонкий (порядка 30÷50 мм) слой тощего бетона. Удобно в том плане, что по такой поверхности проще выполнять качественную гидроизоляцию, а затем – и укладку утеплительного материала. Теплотехнических свойств – практически никаких, то есть в расчет не принимается.

7 – слой выбранного утеплительного материала. Именно его толщину и предстоит определить.

Далее, армированная стяжка и финишное покрытие – все без изменений.

• Третий вариант – комплектное использование керамзита и другого, более эффективного термоизоляционного материала. Качественные утеплители частенько имеют весьма немалую стоимость, и такой подход позволяет добиться определенной экономии средств.

Для термоизоляции пола по грунту используется и керамзит, и другой, более эффективный утеплитель

Подробнее о том, как производится утепление пола пеноплексом — читайте в специальной статье нашего портала.

По схеме здесь, наверное, пояснять ничего не нужно – все те же слои, что уже упоминались в первых двух вариантах. Для расчёта толщины более дорогого утеплителя придётся заранее прикинуть толщину керамзитовой засыпки.

Для второго и третьего вариантов может применяться и несколько измененная схема. Основное утепление под стяжкой пола не производится. А на самой стяжке уже идет крепление лаг с последующим настилом на них деревянного (фанерного и т.п.) пола. В таком варианте утеплитель (плитный, рулонный или засыпной) укладывается в пространство между лагами. Слой термоизоляции меняет свое положение, но, в принципе, на результат расчёта это не оказывает влияния.

Все, должно быть, встало по местам, и можно переходить уже непосредственно к расчету. То есть – к нашему онлайн-калькулятору. Ниже будет дано несколько пояснений по рабо» те с программой.

Калькулятор расчета утепления пола по грунту

Пояснения по работе с калькулятором.

Особых пояснений, наверное, и не требуется – все должно быть интуитивно понятно. Но, тем не менее…

• Начинаем с того, что определяем по карте схеме нормированное значение термического сопротивления для своего региона (для перекрытий) и указываем его в поле ввода.
• Далее, предстоит сразу решить, будет ли утепление вестись исключительно керамзитом, либо будет применяться другой термоизоляционный материал, опять же, самостоятельно или в комплексе с керамзитом. От выбора пути расчёта зависят дальнейшие действия и итоговый результат.

А. Если выбран путь «только с керамзитом», то останется только указать (при необходимости) толщину и материал напольного покрытия – и сразу переходить к кнопке «РАССЧИТАТЬ…»

Результат будет показан в миллиметрах, и это – толщина слоя необходимой керамзитовой засыпки.

Б. Если выбран путь расчета с использованием других утеплителей, то откроется несколько дополнительных окон.

— Сначала будет предложено указать толщину дополнительной керамзитовой засыпки, если она планируется. В том случае, когда ее не будет, просто оставляется значение толщины по умолчанию, равное нулю.

— С обшивкой чистового пола – никаких изменений нет.

— А вот следующим шагом будет необходимо выбрать основной термоизоляционный материал – из предлагаемого списка. Значения коэффициентов теплопроводности утеплителей уже внесены в базу калькулятора.

После нажатия кнопки расчета будет показан результат в миллиметрах. Это – толщина того самого выбранного утеплителя.

Кстати, расчет по второму пути позволяет еще и сравнить различные утеплительные материалы по их эффективности. Кроме того, можно решить и еще одну побочную задачу. Например, бывает, что видится материально выгодным приобрести плиты утеплителя толщиной в 50 мм. Варьируя значения толщины керамзитовой дополнительной засыпки можно быстро и без проблем определить, какой же ее слой потребуется, чтобы основной утеплитель «уложился» в планируемую толщину плит.

Возможно, вас заинтересует информация о том, какой какие характеристики имеет утеплитель пеноплекс

Еще одно важное замечание. Нередко начинающие строители задают вопрос, а нельзя ли уменьшить толщину термоизоляции, если утепление планируется «усилить» системой подогрева пола?

В самом вопросе уже заложена смысловая ошибка! Утепление пола и система «теплый пол» — это совершенно разные понятия! И планируемый монтаж системы подогрева пола не только не снижает требований к его термоизоляции, но даже делает их более жёсткими.

Дело в том, что подогревать пол, не имеющий полноценной термоизоляции – это в буквальном смысле слова выбрасывать деньги «на ветер». Затраченные на расходуемые энергоносителя средства станут уходить на никому не нужное «отопление» грунта под полом или воздуха на улице.

Завершим статью размещением видео, в котором подробно рассказывается об обустройстве утепленных полов по грунту. Радиатор мс 140 изучайте по ссылке.

Видео: Полы по грунту – утеплять или нет?

Евгений Афанасьев главный редактор

Автор публикации 04.08.2018

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!