Результаты расчетов теплопотерь полов по грунту

Добрый день!


Решил выложить здесь результаты расчетов по утеплению пола по грунту. Расчеты велись в программе Therm 6.3.

Пол по грунту - бетонная плита толщиной 250мм с коэффициентом теплопроводности 1,2
Стены - 310 мм с коэффициентом теплопроводности 0,15 (газобетон или дерево)
Для простоты стены до грунта. Тут может быть много вариантов по утеплению и мостикам холода узла, для простоты их опускаем.
Грунт - с коэффициентом теплопроводности 1. Влажная глина или влажный песок. Сухие - более теплозащитные.

Утепление. Здесь 4 варианта:
1. Утепления нет. Просто плита по грунту.
2. Утеплена отмостка шириной 1м, толщиной 10см. Утепление ЭППС. Сам верхний слой отмостки не учитывался, так как не оказывает большой роли.
3. Утеплена лента фундамента на 1м глубиной. Утепление также 10см, ЭППС. Бетон не прорисован так как близок к грунту по теплопроводности.
4. Утеплена плита под домом. 10см, ЭППС.

Коэффициент теплопроводности ЭППС принимался равным 0,029.
Ширина плиты взята 5,85м.

Исходные данные по температурам:
- внутри +21;
- снаружи -3;
- на глубине 6м +3.

6м тут это оценка УГВ. Взял 6м потому что это наиболее близко к варианту с моим домом, хотя у меня и нет полов по грунту, но результаты также применимы для моего теплого подполья.

Результаты в графическом виде вы видите. Приложено в двух вариантах - с изотермами и "ИК".

В цифровом получены данные для поверхности пола в виде U-factor, величины обратной нашему сопротивлению теплопередаче ([R]=К*м2/Вт).

В пересчете результаты следующие (в среднем по полу):

1. R=2,86
2. R=3,31
3. R=3,52
4. R=5,59


По мне так очень интересные результаты. В частности достаточная высокая величина по 1-му варианту говорит о том что не так уж и необходимо утеплять плиту по полу каким бы то ни было образом. Утеплять грунт надо когда рядом грунтовые воды и тогда мы имеем вариант 4, с частично отсеченным грунтом от теплового контура. При том с близким УГВ мы не получим 5,59. так как принятые в расчете 6м грунта не участвуют в утеплении. Следует ждать R~3 в данном случае или около того.


Также весьма существенно то, что край плиты в расчетном варианте довольно теплый 17,5oC по первому неутепленному варианту, стало быть там не ожидается промерзание, конденсат и плесень, даже при увеличении градиента температур вдвое ( -27 на улице). При том, следует понимать, что при подобных расчетах пиковые температуры не оказывают никакой роли, так как система весьма теплоемкая и грунт промерзает неделями-месяцами.


Варианты 1,2,3. А особенно вариант 2 - наиболее инерционный. В тепловой контур тут вовлекается грунт не только тот что непосредственно под домом, но и под отмосткой. Время установления температурного режима как на рисунке - это годы и фактически температурный режим будет средним за год. Период порядка 3мес успевает вовлекать в теплообмен лишь 2-3м грунта. Но это отдельная история, поэтому пока завершу, лишь отмечу, что характерное время пропорционально толщине слоя в квадрате. Т.е. если 2м - 3 месяца, то 4м уже 9месяцев.


Также отмечу, что на практике, вероятно, при относительно небольшом УГВ (типа 4,5м и ниже) следует ждать худших результатов теплоизоляционных свойств грунта ввиду испарения воды из него. К сожалению, инструмента который смог бы провести расчет в условиях испарения в грунте мне не знаком. Да и с исходными данными тут большая проблема.

Оценку с влиянием испарения в грунте провел следующим образом.
Нарыл данные что вода в суглинках поднимается капилярными силами от УГВ на 4-5м

Ну в качестве исходных данных этой цифрой и воспользуюсь.
Нагло положу, что эти же 5м сохраняются в моем расчете при любых обстоятельствах.
В 1м грунта до пола диффундирует пар, и величина коэффициента паропроницаемости может быть нарыта. Коэффициент паропроницаемости песка 0,17, глинобитки 0,1. Ну для надежности возьму 0,2 мг/м/ч/Па.
На глубине метр в расчетных вариантах кроме варианта 4 около 15град.
Итого там давление паров воды составляет 1700Па (100% отн).
В помещении возьмем 21град 40%(отн.)=>1000Па
Итого у нас 700Па градиент давления пара на 1м глины с Mu=0,2 и 0,25м бетона с Mu=0,09
Итоговая паропроницаемость двухслойки 1/(1/0,2+0,25/0,09)=0,13
В итоге имеем поток пара из грунта 0,13*700=90 мг/м2/ч=2,5e-8 кг/м2/с
Умножаем на теплоту испарения воды 2,3МДж/кг и получаем дополнительные теплопотери на испарение => 0,06Вт/м2. Мелочи это. Если говорить на языке R (сопротиваления теплопередаче), то подобный учет влаги приводит к снижению R примерно на 0,003, т.е. несущественно.