Расчет теплопотерь через холодный чердак Опции

[cRAB]

Соседняя тема про неотапливаемый подвал "заглохла", поэтому создам тему с другим интересующим меня вопросом.
Придуманная мной задача в которой почти все значения выдуманные, но их порядок должен быть похож на правду.
В СП 23-101-2004 пункт 9.2 есть только пример расчета теплых чердаков, поэтому просьба его не советовать.
Исходные данные:
t-расч = -30 С
t-пом = 20 С
R норм.перекрытия = 4,5 (м2 * С)/Вт
R1 = 4 (м2 * С)/Вт - сопротивление теплопередачи перекрытия, в данном случае даже меньше нормируемого;
R21 = 1 (м2 * С)/Вт - сопротивление теплопередачи крыши в варианте 1;
R22 = 1,5 (м2 * С)/Вт - сопротивление теплопередачи крыши в варианте 2;

И в первом варианте, и во втором варианте установлен прибор с тем же количеством секций (например, 6).


Предположим, что наступил такой день когда температура на улице стала равна расчетной -30 С.
Тогда температура чердака в первом варианте станет -23 С, а во втором варианте -18 С (более "теплая" крыша).
Теплопотери, вариант 1:
1200 Вт - потери с 1-го этажа на чердак;
350 Вт - потери с чердака на улицу.

Теплопотери, вариант 2:
1000 Вт - потери с 1-го этажа на чердак;
400 Вт - потери с чердака на улицу.

В первом случае имеем большие теплопотери с первого этажа 1200 Вт так как перепад больше (43 С против 38 С).
Также теплопотери с чердака во втором варианте больше так как перепад больше (12 С против 7 С), но разница не такая большая так как сопротивление тоже больше (1,5 против 1).

Некоторые для упрощения решения подобных задач считают, что раз чердак холодный, то его и учитывать не нужно и расчеты ведут по такой картинке:


Возможно это "худший" вариант (с запасом) кого-то и устраивает, но думаю так считать нельзя.

ВЫВОДЫ и ВОПРОСЫ:
Из всего написанного выше думаю понятно, что нужно считать и учитывать коэффициент теплопередачи (сопротивления) самой кровли, так как это влияет на теплопотери 1-го этажа. То есть при одинаковом количестве приборов в варианте-1 температура помещения будет +20С, а во втором например +23С. Конечно можно "прикручивать" приборы, ставить терморегуляторы, но это неправильный путь. Также с другой стороны я понимаю, что нельзя абсолютно точно подобрать нужное количество секций которые дадут температуру точно 20 С.
Но для полного решения задачи выше снова таки не ясно как определять температуру чердака, нужно наверно предварительно задаваться и далее методом приблежений достигать значения с нужной точностью.
Так вот вопрос: как Вы считаете подобные задачи, какими упрощениями пользуетесь для более быстрого получения результатов с приемлимой точностью ? Возможно кто-то складывает эти коэффициенты перекрытия и кровли и получает какое-то приведенное сопротивление ?

Сообщение отредактировал cRAB - 26.12.2014, 12:49

[cRAB]

Соседняя тема про неотапливаемый подвал "заглохла", поэтому создам тему с другим интересующим меня вопросом.
Придуманная мной задача в которой почти все значения выдуманные, но их порядок должен быть похож на правду.
В СП 23-101-2004 пункт 9.2 есть только пример расчета теплых чердаков, поэтому просьба его не советовать.
Исходные данные:
t-расч = -30 С
t-пом = 20 С
R норм.перекрытия = 4,5 (м2 * С)/Вт
R1 = 4 (м2 * С)/Вт - сопротивление теплопередачи перекрытия, в данном случае даже меньше нормируемого;
R21 = 1 (м2 * С)/Вт - сопротивление теплопередачи крыши в варианте 1;
R22 = 1,5 (м2 * С)/Вт - сопротивление теплопередачи крыши в варианте 2;

И в первом варианте, и во втором варианте установлен прибор с тем же количеством секций (например, 6).


Предположим, что наступил такой день когда температура на улице стала равна расчетной -30 С.
Тогда температура чердака в первом варианте станет -23 С, а во втором варианте -18 С (более "теплая" крыша).
Теплопотери, вариант 1:
1200 Вт - потери с 1-го этажа на чердак;
350 Вт - потери с чердака на улицу.

Теплопотери, вариант 2:
1000 Вт - потери с 1-го этажа на чердак;
400 Вт - потери с чердака на улицу.

В первом случае имеем большие теплопотери с первого этажа 1200 Вт так как перепад больше (43 С против 38 С).
Также теплопотери с чердака во втором варианте больше так как перепад больше (12 С против 7 С), но разница не такая большая так как сопротивление тоже больше (1,5 против 1).

Некоторые для упрощения решения подобных задач считают, что раз чердак холодный, то его и учитывать не нужно и расчеты ведут по такой картинке:


Возможно это "худший" вариант (с запасом) кого-то и устраивает, но думаю так считать нельзя.

ВЫВОДЫ и ВОПРОСЫ:
Из всего написанного выше думаю понятно, что нужно считать и учитывать коэффициент теплопередачи (сопротивления) самой кровли, так как это влияет на теплопотери 1-го этажа. То есть при одинаковом количестве приборов в варианте-1 температура помещения будет +20С, а во втором например +23С. Конечно можно "прикручивать" приборы, ставить терморегуляторы, но это неправильный путь. Также с другой стороны я понимаю, что нельзя абсолютно точно подобрать нужное количество секций которые дадут температуру точно 20 С.
Но для полного решения задачи выше снова таки не ясно как определять температуру чердака, нужно наверно предварительно задаваться и далее методом приблежений достигать значения с нужной точностью.
Так вот вопрос: как Вы считаете подобные задачи, какими упрощениями пользуетесь для более быстрого получения результатов с приемлимой точностью ? Возможно кто-то складывает эти коэффициенты перекрытия и кровли и получает какое-то приведенное сопротивление ?

Сообщение отредактировал cRAB - 26.12.2014, 12:49

[Татьяна Удальцов...]

Ох, "горе от ума". Ну зачем вот это

Предположим, что наступил такой день когда температура на улице стала равна расчетной -30 С.

А если "стала" - 20? А если -40? Потому в нормах и указана расчетная температура, причем пятитневки, причем с коэффициентом обеспеченности 0.92. При более низких температурах допускается снижение температуры внутри помещений, но это обычно 2-3 дня за зиму.

По поводу температуры на чердаке. Испокон веков просто применяется понижающий коэффициент N на разность температур. В современных нормах смысл его вывернули наизнанку. Но в практических целях он вполне пригоден, чтобы определить температуру, которая будет "как бы расчетной" на чердаке. И безо всяких сопротивлений кровли.

То же самое присала в ветке про температуру неотапливаемого подвала.
Ждем трехмерной модели и вопроса про температуру в неотапливаемом тамбуре.

[keaton]

Так вот вопрос: как Вы считаете подобные задачи, какими упрощениями пользуетесь для более быстрого получения результатов с приемлимой точностью ?

Вы чем теплопотери считаете? В большинстве экселевских расчетов это делается очень просто. Забивается в расчет пол чердака (через пол теплопотери отрицательные), стены и крыша чердака (теплопотери положительные). И подбираем такую температуру внутри, при которой общие теплопотери равны нулю.
Но Татьяна права: этим не следует заморачиваться. Я по совету старших коллег в таком случае принимал коэффициент понижения расчетной наружной температуры, кажется, 0,9. Татьяна в соседней ветке объяснила, где эти коэфффициенты можно найти.

[cRAB]

Ох, "горе от ума". Ну зачем вот это

Можно было без "картинок" создать тему и посту на 50-м кое кто понял бы что я спрашиваю. Поэтому для более быстрого понимания моего вопроса я придумал самый простой случай и чтобы написать выдуманные значения температур на чердаке в 2-х вариантах я предположил, что на улице в данный момент температура случайно стала равна расчетной.
То есть можно было этого не писать, а указать, что я принимаю рассчетными температурами для 1-го и 2-го чердака значения -23С, -18С, но тогда нашлись бы другие люди которые бы спросили откуда взяты эти значения.
Есть много людей которые не дочитав (не поняв) сути вопроса начинают умничать и писать фразы которые подразумевают "Вот это ты тупой ...". Они вроде и понимают физику процесса, и формулы вроде бы знают, а когда им даешь решить какую-то практическую задачу, они сразу начинают чесать затылок или говорят "У меня нету времени".

И безо всяких сопротивлений кровли.

То есть вы утверждаете, что коэффициентом сопротивления кровли (R21, R22 в моей задаче) нужно всегда пренебрегать ?

Ждем трехмерной модели и вопроса про температуру в неотапливаемом тамбуре.

Предыдущая тема основана на сложности определения температуры грунта в зависимости от глубины и расчет только по зонам дает нам только теплопотери, но если температура грунта больше чем температура в самом неотапливаемом подвале, то это уже теплопритоки.
Строить трехмерные модели в программах типа SolidWorks или FlowWorks нету желания.
Неотапливаемый тамбур - это та же задача, если захотите могу создать ее ради Вас, еще раз сможете показать свое остроумие.

З.Ы.: расчет теплопотерь выполняю с помощью программы АРС-ПС.

Сообщение отредактировал cRAB - 26.12.2014, 16:16

[GraNiNi]

Придуманная мной задача в которой почти все значения выдуманные, но их порядок должен быть похож на правду.

Вы опять где-то ошиблись в расчетах.

У меня получилось, что в первом случае температура чердака будет -20°С, а во втором случае -16,3°С.
(Площади перекрытия и площади кровли считаем одинаковыми (100 м2).
Теплопотери в первом случае -10 Вт/м2, а во втором 9,1 Вт/м2, или на всю площадь - 1000 Вт и 910 Вт соответственно.

Следует отметить, что количественно, теплопотери через перекрытие и кровлю должны быть одинаковыми, иначе не будет теплового баланса, то есть, если через перекрытие на чердак поступило 1000 Вт тепла, то эти же 1000 Вт должны уйти через кровлю наружу.
Например:
Qприход = (20 - (-20))/4 = 10 Вт
Qуход = (-20 - (-30))/1 = 10 Вт

[cRAB]

GraNiNi, я вообщем считаю теплопотери в АРС-ПС, но в данном случае ВСЕ значения температур чердака и значения потерь в Вт придуманные и вообще не считались.
И наверное будет немного не так как вы написали:
если с первого этажа "ушло" 1200 Вт на чердак, то они расходуются на:
1) теплопотери через кровлю (350 Вт)
2) поддержание температуры -23С на чердаке (1200 Вт - 350 Вт = 850 Вт)

Конечно может в реальности процентное соотношение тепла ушедшего через кровлю к приходящему на чердак может быть другим (например, пришло 1200 Вт, а ушло 900 Вт).

Сообщение отредактировал cRAB - 26.12.2014, 16:51

[GraNiNi]

cRAB, напишите уравнение теплового баланса, как Вы это делали для подвала, тогда поймете свою ошибку по поводу "поддержания" температуры.

[cRAB]

cRAB, напишите уравнение теплового баланса, как Вы это делали для подвала, тогда поймете свою ошибку по поводу "поддержания" температуры.

Заставили меня задуматься ... =)

[GraNiNi]

Заставили меня задуматься ... =)

Думать полезно для здоровья.

Вообще, проверить значение теплопотерь через многослойную конструкцию можно просто.
Берете разность температур внутри и снаружи и делите ее на сумму всех термических сопротивлений по направлению теплового потока.
В первом случае: (20 - (-30))/(4 + 1) = 10 Вт/м2
Во втором случае (20 - (-30))/(4 + 1,5) = 9,1 Вт/м2

[flatout]

А я считал чердак как воздушную прослойку с сопротивлением 0,17 по площади перекрытия. Кстати коэффициент теплоотдачи внутренняя стена-воздух принимаемый по СНиПу равным 7 в обратном виде дает сопротивление 0,14.
Если считать теплопередачу и отдачу кровли, нужно ее площадь привести к плошади перекрытия с соответствующим изменением коэффициентов.

[cRAB]

А я считал чердак как воздушную прослойку с сопротивлением 0,17 по площади перекрытия. Кстати коэффициент теплоотдачи внутренняя стена-воздух принимаемый по СНиПу равным 7 в обратном виде дает сопротивление 0,14.
Если считать теплопередачу и отдачу кровли, нужно ее площадь привести к плошади перекрытия с соответствующим изменением коэффициентов.

Да, вот как раз сопротивление воздуха GraNiNi в сообщении выше и не учитывает.

[GraNiNi]

Да, вот как раз сопротивление воздуха GraNiNi в сообщении выше и не учитывает.

Коэффициенты теплоотдачи от поверхности к воздуху учтены в термическом сопротивлении перекрытия (4 м2*К/Вт) а от воздуха к кровле - в ее термическом сопротивлении (1 м2*К/Вт).

[flatout]

Кстати, на картинках присутствуют тепловые потоки, отличающиеся через перекрыие и крышу.

Неверный подход, последовательный тепловой поток одинаков в любом полном сечении. А тепловое сопротивление пропорционально определяет тепловой напор.

Как закон Ома, где падение напряжения(температуры) пропорционально сопротивлению (тепловому сопротивлению). Чем теплее перекрытие, тем больше разность температур. А тепловой поток неизменен.

[cRAB]

Кстати, на картинках присутствуют тепловые потоки, отличающиеся через перекрыие и крышу.

Неверный подход, последовательный тепловой поток одинаков в любом полном сечении. А тепловое сопротивление пропорционально определяет тепловой напор.

Как закон Ома, где падение напряжения(температуры) пропорционально сопротивлению (тепловому сопротивлению). Чем теплее перекрытие, тем больше разность температур. А тепловой поток неизменен.

GraNiNi об этом написал ранее в теме, но если все именно так, то если через перекрытие на чердак уходят теплопотери в размере 1000 Вт и далее все эти 1000 Вт уходят на улицу через кровлю, тогда за счет чего поддерживается температура на чердаке например -23 С (отличная от наружной температуры -31 С) ?
Хотя если все это считать многослойной стенкой (как предложил GraNiNi) где коэффициент теплопередачи равен
K = 1/alfa1 + delta1 / lyambda1 + delta2 / lyambda2 + delta3 / lyambda3 + 1/alfa2

то там понятно, что через многослойную стенку может передаваться определнное количество тепла и также внутри этого слоя будет поддерживаться какая-то температура меньшая чем в "передающей" среде и большая чем в "принимающей".

Сообщение отредактировал cRAB - 28.12.2014, 1:25

[cRAB]

Но я все еще предполагаю, что доля тепла будет "оставаться" в той среде, через которую проходит тепловой поток. Хотя возможно это разовый эффект и его учитывать не стоит: например, приехали на дачу, включили отопление и часть тепла ушла на прогрев стен. Далее они нагрелись и уже через них уходит какое-то постонное значение Вт (теплопотери).

[GraNiNi]

Но я все еще предполагаю, что доля тепла будет "оставаться" в той среде, через которую проходит тепловой поток. Хотя возможно это разовый эффект и его учитывать не стоит: например, приехали на дачу, включили отопление и часть тепла ушла на прогрев стен. Далее они нагрелись и уже через них уходит какое-то постонное значение Вт (теплопотери).

Именно так и происходит.
Вначале имеет место нестационарная теплопередача, когда тепло расходуется на последовательный нагрев массы всей многослойной конструкции, а уже затем тепло расходуется только на компенсацию теплопотерь - стационарный режим.
Именно для стационарного режима теплопередачи и выполняются все теплотехнические расчеты.

[yarikmag]

из книги "теплоснабжение и вентиляция", Хрусталёв, Кувшинов, Копко. может поможет

Эскизы прикрепленных изображений

 

[flatout]

Определяем удельные значения сопротивлений. Например: перекрытие 2, воздушная прослойка 0,17, крыша 0,2. Сопротивление теплопередачи от воздуха к потолку 0,17 на наружной границе крыши порядка 0,05. Это все в (кв.м*к)/Вт
Суммарное сопротивление 2,59. Температура на улице, к примеру -6 и в помещении 20.
Получается приблизительно следующая картина:
воздух в помещении +20,0
потолок +18,3
перекрытие -1,7
крыша снизу -3,4
крыша сверху -5,4
наружный воздух -6,0
Однако несовпадение площади перекрытия и крыши требует определенного перерасчета, а если чердак проветривается, то вааще...

[SVKan]

за счет чего поддерживается температура на чердаке например -23 С (отличная от наружной температуры -31 С) ?

А почему она должна меняться?
Температура падает именно потому что есть теплопотери, а нагревается когда есть источник нагрева.
Если величина тепла поступающего равна теплу уходящему, то и температура меняться не будет.

Почему в термосе чай остается горячим дольше чем просто в чайнике?
Потому что уменьшаем теплопотери. Остывание это и есть потеря тепла через те же стенки чайника.

[cRAB]

А почему она должна меняться?
Температура падает именно потому что есть теплопотери, а нагревается когда есть источник нагрева.
Если величина тепла поступающего равна теплу уходящему, то и температура меняться не будет.

Почему в термосе чай остается горячим дольше чем просто в чайнике?
Потому что уменьшаем теплопотери. Остывание это и есть потеря тепла через те же стенки чайника.

С одной стороны я согласен с большинством написанного Вами и другими пользователями.
Но снова: у нас есть холодной чердак где температура была очень близкой к наружной -30 С. Тут семья приехала на дачу, включила отопление и начались теплопотери с первого этажа на чердак в размере 1000 Вт. Далее это тепло в 1000 Вт уходит через крышу и "греет" улицу. То есть мы отдали тепло с первого этажа на улицу, при этом чердак ничего не получил, так что за неизвестный источник дает (и поддерживает) температуру -23 С на чердаке ?

[lovial]

С одной стороны я согласен с большинством написанного Вами и другими пользователями.
Но снова: у нас есть холодной чердак где температура была очень близкой к наружной -30 С. Тут семья приехала на дачу, включила отопление и начались теплопотери с первого этажа на чердак в размере 1000 Вт. Далее это тепло в 1000 Вт уходит через крышу и "греет" улицу. То есть мы отдали тепло с первого этажа на улицу, при этом чердак ничего не получил, так что за неизвестный источник дает (и поддерживает) температуру -23 С на чердаке ?

Так это... Транзит, батенька... Тепло, проходя через чердак, немного греет его воздух...

[SVKan]

С одной стороны я согласен с большинством написанного Вами и другими пользователями.
Но снова: у нас есть холодной чердак где температура была очень близкой к наружной -30 С. Тут семья приехала на дачу, включила отопление и начались теплопотери с первого этажа на чердак в размере 1000 Вт. Далее это тепло в 1000 Вт уходит через крышу и "греет" улицу. То есть мы отдали тепло с первого этажа на улицу, при этом чердак ничего не получил, так что за неизвестный источник дает (и поддерживает) температуру -23 С на чердаке ?

А с какого будуна Вы решили, что теплопотери не нагретого чердака и нагретого будут одинаковыми? И что температура на чердаке не будет меняться?
Если домик постоял неделю, то температура на чердаке примерно равняется забортной, начнем топить он подогреется.
Пока чердак холодный теплопотери на чердак будут выше, а через крышу меньше. Постепенно система придет к равновесию...

[cRAB]

Так это... Транзит, батенька... Тепло, проходя через чердак, немного греет его воздух...

Ну так я уже полтемы об этом и говорю: если с первого этажа уходит 1000 Вт на чердак, то они далее расходуются на поддержание -23 С и теплопотери через крышу на улицу. Например, 300 Вт на поддержание -23 С, а 700 Вт на теплопотери.

[lovial]

Ну так я уже полтемы об этом и говорю: если с первого этажа уходит 1000 Вт на чердак, то они далее расходуются на поддержание -23 С и теплопотери через крышу на улицу. Например, 300 Вт на поддержание -23 С, а 700 Вт на теплопотери.

Поддержание - процесс консервативный как бы... То есть вот гирю пудовую на вытянутой руке подержали пару минут - устали шо песец... Энергию вроде бы и затратили, а работы не совершили...
В общем, на поддержание -23 идет все 1000 Вт, и на теплопотери идут они же... А вот если бы на чердаке было -30, а потом стало -23, то да, некоторое количество ватт пошло бы именно на подогрев. Но в расчетах теплопотерь нестационарные процессы в основном игнорируются - как тут уже писали, введением средней температуры пятидневки с обеспеченностью етц, раньше еще и тепловую инерцию учитывали D, сейчас "забили", хотя, ИМХО, зря...

[SVKan]

Ну так я уже полтемы об этом и говорю: если с первого этажа уходит 1000 Вт на чердак, то они далее расходуются на поддержание -23 С и теплопотери через крышу на улицу. Например, 300 Вт на поддержание -23 С, а 700 Вт на теплопотери.

Чего-чего?
Можно поподробнее про "расходы на поддержание"? Что это за зверь такой?

Куда эта энергия тратится по вашему?

[cRAB]

Чего-чего?
Можно поподробнее про "расходы на поддержание"? Что это за зверь такой?

Куда эта энергия тратится по вашему?

У вас дома "работают" приборы и температура поддерживается 20 С в комнате. Выключите отопление и температура начнет падать. То есть для поддержания ее на уровне 20 С постоянно должно "подаваться" какое-то количество тепла от приборов.
И только в единичном случае когда температура на улице равно 20 С и Вам нужно в комнате 20 С, то можно выключить отопление и получить желаемый результат.

Сообщение отредактировал cRAB - 29.12.2014, 14:48

[SVKan]

У вас дома "работают" приборы и температура поддерживается 20 С в комнате. Выключите отопление и температура начнет падать. То есть для поддержания ее на уровне 20 С постоянно должно "подаваться" какое-то количество тепла от приборов.
И только в единичном случае когда температура на улице равно 20 С и Вам нужно в комнате 20 С, то можно выключить отопление и получить желаемый результат.

Дык а куда тепло то девается по Вашему?
По моему это как раз и есть теплопотери... Если в закрытой комнате температура поддерживается постоянной, то количество поступающего тепла равно теплопотерям. Иначе будет или нагреваться или остывать.

Неотапливаемый чердак в этом отношении ничем не отличается. Получает тепло от перекрытия и отдает его через крышу (и торцы, если они есть). Если система в равновесии (то есть чердак в конкретный момент времени не нагревается и не остывает), то количество полученного тепла = количеству отданного тепла = теплопотерям.

Сообщение отредактировал SVKan - 29.12.2014, 14:53

[flatout]

Ну так я уже полтемы об этом и говорю: если с первого этажа уходит 1000 Вт на чердак, то они далее расходуются на поддержание -23 С и теплопотери через крышу на улицу. Например, 300 Вт на поддержание -23 С, а 700 Вт на теплопотери.

Попытаюсь как-то подытожить:

- при значениях +20 и -30С 1000Вт ушло в потолок, 1000 Вт вышло из крыши;
- при значениях +20 и -5С 500 Вт ушло в потолок, 500 Вт вышло из крыши;
- разница температур на границах слоев пропорциональна их тепловому сопротивлению сумма всех значений даст разницу между комнатой и улицей;
- воздушная прослойка это тоже слой теплоизоляции, имеющий разную температуру сверху и снизу;
- граница воздух-теплоизоляция это тоже теплоизолирующий слой со своим значением теплового сопротивления;
- умножив удельный тепловой поток (Вт/кв.м.) на тепловое сопротивление (кв.м*К/Вт) получите разность температур на границах теплоизолирующего слоя (Ватты и кв. метры сокращаются, остается градус Кельвина или Цельсия, что для разности - один хрен).

Посмотрите мой предыдущий пост и сопоставьте значения сопротивлений и температур, проще показать невозможно.

[agvaress]

Кроме уже названной в теме книги "Теплоснабжение и вентиляция", Копко, вопрос про определение температуры на холодном чердаке разобран в "Строительной теплотехнике ограждающих частей здания" Фокина.

3 глава - расчёт температуры в ограждении. Там же пример расчёта.