Теплотехнический расчет конструкции полов

При строительстве зданий и сооружений, над подвалами и подпольями используют многослойные конструкции полов, включающие в себя: 

• пароизоляцию, 

• утеплитель, 

• финишное покрытие. 

Расчет конструкции полов аналогичен теплотехническому для наружных ограждающих конструкций. Поэтому подробно останавливаться на нем не будем. 

Этапы теплотехнического расчета 

Разберем основные этапы теплотехнического расчета:  

1. В начале задаются вопросами о конструкции полов, районе строительства. Определяется влажностный режим помещения, зона влажности, условия эксплуатации. 

2. Затем определяются градусо-сутки отопительного периода (ГСОП). 

3. В соответствии с таблицей 3 СП 50.13330.2012 определяют требуемое сопротивление конструкции теплопередаче (R₀^тр). Задаются толщиной утеплителя и определяют приведенное сопротивление теплопередаче конструкции (R^пр). Если R^пр больше R₀^тр, то условие теплопередачи конструкции выполняется. В противном случае меняем толщину утеплителя и повторяем проделанные действия снова.

Теплотехнический расчет полов по грунту 

Теплотехнический расчет пола по грунту начинают с деления конструкции пола на условные четыре зоны шириной 2 метра. 

От расположения полов — на уровне или выше уровня земли, ниже уровня земли — зависит методика расположения и подсчета площадей зон: 

Если пол находится выше либо на уровне земли, отсчет зон начинается от грани стены и далее полосами шириной по 2 метра. 

Если пол расположен ниже уровня земли, то на начало отсчета зон влияет наличие стен в грунте и их высота от уровня земли. 

Отсчет зоны I начинается по стене: от уровня эффективной полосы по периметру здания, равной половине высоты стены от уровня земли, до низа конструкции пола. Пол как бы является продолжением стены: если на стене поместилась зона шириной 1,5 метра, то по полу пойдет продолжение этой зоны, шириной 0,5 метра. Подробнее — в статье о расположении зон для определения приведённого сопротивления конструкций в грунте. 

Далее мы считаем площади этих зон и определяем приведенное значение сопротивления теплопередаче. Согласно СП 50.13330.2012 приложение Е, формула определения приведенного сопротивления в зависимости от расположения пола (по уровню грунта или выше, либо ниже уровня земли) может иметь вид:

—  для случая расположения пола на уровне земли или выше:

— для случая расположения пола ниже уровня земли:

В данных уравнениях:

А_пол — общая геометрическая площадь пола, м.кв. (Не равна сумме площадей зон);

A _I, A _II, A _III, A_IV — площади зон, отсчитываемые от контура здания, м.кв.;

R _I, R _II, R _III, R_IV — значение сопротивления теплопередачи зон, (м ²∙℃)\Вт;

 φ _н, φ _пс — удельные потери теплоты в месте стыка пола со стеной, принимаемые по СП 230.1325800.2015 таблица Г.160, Вт\(м ²∙℃);

Р _н, Р _пс — периметр стыка, м.

Согласно СП 50.13330.2012 приложение Е, значения сопротивления теплопередаче зон (R _I, R _II, R _III, R_IV) определяются по формуле:

В данном уравнении:

δ _ут — толщина утепляющего слоя, м;

 λ _ут— теплопроводность материала утепляющего слоя, Вт\(м ²∙℃);

 λ _гр — теплопроводность грунта. При отсутствии данных о теплопроводности грунта, принимается равной 1,6, Вт\(м ²∙℃);

R_бпi — базовое значение сопротивления теплопередачи зоны для пола по грунту, принимаемое по СП50. 13330.2012 (изм. 2) таблица Е.3, либо посмотреть значение в статье, на которую ссылались выше, (м ²∙℃)\Вт.

Требуемое сопротивление теплопередаче определяют в соответствии с п. 5.2 СП 50.13330.2012.

Давайте рассмотрим данный расчет на примере.

Исходные данные:

* - параметры приняты на основе СП 131.13330.2020

Геометрические параметры рассматриваемого здания:

Высота стен подвала от уровня земли до низа фундамента — 3,6 м.

Периметр стен — 197,3 м.

Конструкции стен и полов рассматриваемого здания:

Определим градусо-сутки отопительного периода ГСОП, °С∙сут/год по формуле (5.2) СП 50.13330.2012 с изменениями №2:

Определим базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче Rотр исходя из нормативных требований к приведенному сопротивлению теплопередаче: 

где а и b — коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы 3 СП 50.13330.2012 с изменениями №2 для соответствующих групп зданий.

Конструкция пола

Для ограждающей конструкции вида —  перекрытия чердачные, перекрытия над неотапливаемыми подпольями и подвалами, полы по грунту и типа здания — Жилые, гостиницы и общежития:

a = 0,00045;

b = 1,9.

По формуле в таблице 3 СП 50.13330.2012 с изменениями №2 определяем базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче (R ^_отр м²∙°С)/Вт:

По формуле (5.1) СП 50.13330.2012 с изменениями №2 определим нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции:

m _p  — коэффициент, учитывающий особенности региона строительства. В расчете по формуле (5.1) принимаем равным:  m _p=1.

Расчет удельных потерь теплоты, обусловленных элементами

Зона пола I (S = 394,44 м²).

Сопротивление теплопередаче, R _iм²∙°С/Вт, определим по формуле:

где R _бпi — базовое сопротивление теплопередаче зоны для пола по грунту (м²∙°С)/Вт, принимаемое по таблице E.3.

Удельные потери теплоты элемента:

Зона пола II (S = 375,4 м²)

Сопротивление теплопередаче, R _iм²∙°С/Вт, определим по формуле:

где R_бпi — базовое сопротивление теплопередаче зоны для пола по грунту (м²∙°С)/Вт, принимаемое по таблице E.3.

Удельные потери теплоты элемента:

Зона пола III (S = 343,4 м²)

Сопротивление теплопередаче, R _iм²∙°С/Вт, определим по формуле:

где  R_бпi — базовое сопротивление теплопередаче зоны для пола по грунту (м²∙°С)/Вт, принимаемое по таблице E.3.

Удельные потери теплоты элемента:

Зона пола IV (S = 1542,8 м²)

Сопротивление теплопередаче, R_iм²∙°С/Вт, определим по формуле:

где R_бпi— базовое сопротивление теплопередаче зоны для пола по грунту (м²∙°С)/Вт, принимаемое по таблице E.3.

Удельные потери теплоты элемента:

Стык стены с полом (L = 197,3 м)

Параметры рассматриваемого элемента: глубина расположения стыка — 3,6 м.

Удельные потери теплоты элемента: 

Tаким образом, определены все удельные потери теплоты, обусловленные всеми элементами в рассматриваемом фрагменте ограждающей конструкции.

Расчет приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции

Приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента теплозащитной оболочки здания рассчитывается по формуле:

Вывод: данная конструкция обеспечивает нормируемое сопротивление теплопередаче. Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции превышает нормируемое сопротивление теплопередаче:

Стоит отметить, что специалистами компании ТехноНИКОЛЬ при методической, технической и информационной поддержке НИИСФ РААСН, был разработан теплотехнический онлайн-калькулятор. Он поможет рассчитать все значения и сэкономит ваше время.