Теплопассивный дом и теплоемкость ограждающих конструкций

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Нашел другую крайность: программа калькулятор. https://19leto.ucoz.ru/load/po_programmy/kalkuljator_azimut_i_vysota_solnca_nad_gorizontom/6-1-0-403
Она считает Восход и Рассвет в нужное время. Но высота максимум 6 градусов! Может оно и правильно. Но, мне субъективно кажется, что хотя б 15 было б правильнее. Ну, в Питере не живу. Как там - не вижу. А с Азимутом в этой проге вообще - туши свет. Он отрицательный. И более 360! Фигня какая-то. На севере почти там получается, солнце втавать должно.
Вот, нашел: http://coil32.narod.ru/calc/shadow.html
Кажется, этот более менее что-то считает. Жаль, ни кто не знает - что?

 

Пересчитал. Вариант номер 2:

 

Прикольно. Срочно начинаю делать СК.

 

Граничные условия для оценки динамики изменения температуры в комнате.
1. Объем воздуха: 187 куб. м; 75х2,5
2. Вес воздуха: 242 кг; 1,29 *187
3. Теплоемкость воздуха 1000 Дж/кг/градус Цельсия
5. Кратность воздухообмена 0,35 1/ч; https://www.airfresh.ru/normy-vozduhoobmena-dlya-zhilyh-zdaniy.htm
6. Сделаем допущение: 50% поверхности и массы бытовых вещей упакованы в шкафы и прочие хранилища, поэтому выпадают из мгновенного теплообмена. Поэтому в расчетах сокращаем их базовую массу и площадь поверхности теплообмена на 50%
7. Масса (вес) имущества, находящихся в комнате - 4000 кг; По нормам нагрузки на плиты минимум 150 кг на квадратный метр выходит некорректно считать. Поэтому субъективно представляю себе переезд из квартиры площадью в 75 квадратных метров и грузовичок, в который загружают весь скарб. Тоны 4-5 там будет!
С учетом пункта 6. - Масса вещей, учавствующих в активном теплообмене с воздухом составит 2000 кг.
8. Телоемкость вещей, учавствующих в активном теплообмене. от 1500 Дж кг К; Очень субъективно прикидываю состав нашего скарба, соотношение различных материалов и смотрю на таблицу:
9. Площадь общего периметра стен, пола и потолка, учавствующих в теплообмене: 250 кв метров.

10. Конструктив, слагающий общую площадь перимиметра (пункт 9.) делим на 2 части:
- К1 - однотипая и у каркасника и у здания с теплоинертными ограждающими конструкциями часть. Это пол и межкомнатные перегородки.
- К2 - различающаяся у каркасника и дома с теплоинертными ограждающими конструкциями часть.
K2К - каркасный вариант.
K2Б - теплоемкий (бетон)

11. Соотношение площадей К1 и К2
-Площадь К1 - 112 квадратных метров (45% от общей)
-Площадь К2 - 138 квадратных метров (55% от общей)

12. 5см. Толщина материала коструктива стен и перекрытий К1 и К2 вовлеченого в мгновенное (от нескольких минут до часа) взаимодействие с воздухом помещения оценивается мною совершенно условно в 5 см. Т. е я предполагаю, что где-то в течении часа толщина такого слоя стеновых, потолочных конструкций и пола будет взаимодействовать с воздухом помещения. Остальная же глубина (масса) еще не успеет весомо вовлечся в теплообмен и ею можно пренебречь.

13. Объем масс К1 и К2 - вовлеченных в мгновенный теплообмен.
K1 - 5,6 куба
K2 - 6,9 куба

14. Условная Плотность выделенного в пункте 12 слоя материала конструктива:
К1 - 1300 кг/ м куб.
К2К = K1
К2Б - 2500 кг/м куб.

15. Массы конструктива здания, вовлеченного в активный мгновенный теплообмен:
K1 - 7312
K2K - 8937
K2Б - 17187

16. Теплоемкость эффективного слоя ограждающих конструкций, учавствующего во мгновенном теплообмене.
K1 - 2400 Дж кг К (в основном - дерево)
K2K = K1
K2Б - 880 Дж кг К

17. Оценка массы и эффективной теплоемкости этой массы, для части конструктива здания, учавствующей в активном теплообмене с воздухом для каркасного дома и для дома с бетонными ограждающими конструкциями.
Масса:
Каркасник: 19050; K1 + K2K
Бетонный: 27300; K1 + K2Б.
Эффективная теплоемкость:
в каркасном: 2400 Дж кг К;
в бетонном; 1333 Дж кг К; 2400*0,268 + 1300*0,701

18. Оценка площадей теплообмена.
Для массы конструктива площади теплообмена соответствуют указаным в пункте 11. Суммарная площадь равна сумме площадей К1 и K2.
Для базовой массы вещей нашей комнаты сделаем условную модель, основанную только на предположениях:
Условно примем, что средний вес отдельной вещи в доме около 5 кг.
Тогда в доме у нас имеется условно 4000/5 = 800 вещей.
А в среднем их плотность можно принть в между плотностью дерева и металла - ближе к дереву - где-то 1700 кг/м куб. Тогда объем одной вещи составит около 0,002941 Куба. Подавляющее большинство вещей имеют очень большую площадь контакта с воздухом. Поэтому аппроксимируем нашу 5 кг вещь параллелепипедом с соотношением сторон: Длина - 1, ширина -0,5, толщина - 0,01. А нормировав на конечный объем получим: Длина 0,83; Ширина 0,42; толщина 0,0083
Площадь поверхности составит: 0,723 метра квадратных.
Суммараная площадь поверхности вещей составит 578 квадратного метра; 800*0,723
C учетом поправки "на шкафность" (пункт 6) Площадь поверхности имущества, учавствующая в активном теплообмене составит 289 квадратных метров.
=
Итого, на 75 квадратных метрах жилой площади в активном мгновенном теплообмене со внутренним воздухом помещения задействовано:

Для Каркасника:
Эффективная масса имущества - 2000 кг с эффективной площадью поверхности 289 кв. метров и эффективной теплоемкостью 1500 Дж кг К
Эффективная масса конструктива дома - 19050кг с площадью поверхности 250 кв. м. и эффективной теплоемкостью 2400 Дж кг К.

Для теплоинертной конструкции из бетона
Эффективная масса имущества - 2000 кг с эффективной площадью поверхности 289 кв. метров и эффективной теплоемкостью 1500 Дж кг К
Эффективная масса конструктива дома - 27300кг с площадью поверхности 250 кв. м. и эффективной теплоемкостью 1333 Дж кг К.

 

Комментарий до дальнейших точных расчетов.
1. Из приведенных оценок видно, что площадь контакта с воздухом у имущества и ограждающих конструкций приблизительно одинакова. Это грубо означает, имущество и конструктив здания приблизительно поровну разделят между собою воздействие воздуха при теплообмене.
Но вот теплоаккумулирующий потенциал, определяемый тепловой инертностью у вещей много меньше, чем у конструктива. С другой стороны он всё равно в 15 раз превосходит потенциал имеющегося в рассматриваемом помещении воздуха. Поэтому в кратковременной перспективе вещи будут оказывать весомое влияние на динамику температуры в доме. А когда их потенциал будет исчерпан, то начнут играть роль только ограждающие конструкции.
2. Поскольку теплоемкость дерева в 3 раза Выше, чем у бетона, то разность в массе бетона и легкой - преимущественно с древосодержащими покрытиями каркассной конструкции этим фактом в значительной мере нивелируется, когда мы говорим о разности тепловой инерции помещений из дерева и бетона.

 

Ну, теперь впереди самое интересное! Оценка динамики изменения температуры при различном времени воздействия солнца. Будем рассматривать отдельно картину в каркаснике и доме с теплоинертными ограждающими конструкциями.

 

10 см для бетона минимум. А вот для дерева на столько меньше, чем для бетона, на сколько меньше теплопроводность. Т. е. надо считать практически только поверхностный слой, 1-1.5 см. Да и дальше в каркасе нет дерева, только вата.

 

19 тонн для каркаса на дом 75 м2! 32 куба дерева? Ну не надо играть в одни ворота!

 

Расчет №1 - Общий баланс к концу светового дня.
В экспериментальное помещение за 5 часов (с 12 до 17) прийдет 5893 Вт час энергии солнца.
Что соответствует 21,216 МДж.
Общая тепловоспринимающая масса в каркасном доме составит:
Воздух - 453 кг при теплоемкости 1000 Дж кг К; = 242 + (84*5)/2 с учетом кратности воздухообмена.
Имущество -2000 кг при теплоемкости 1500 Дж кг К.
Внутрение 5 см Конструктива - 19050 кг при теплоемкости 2400 Дж кг К.
Начальная температура - 22 градуса цельсия.
Считаем, что к моменту начала эксперимента температуры всех масс выровнялись и теплообмен между воздухом и рассматриваемыми массами завершился.
Попробуем вычислить установившуюся в результате теплового воздействия солнца температуру в нашем помещении, пренебрегая теплообменом с окружающим миром.
Исходная энергия теплоинертной массы = 14506 МДж. ;453*295К*1000 + 2000*295К*1500+19050*295К*2400
в том числе:
133856250 Исходная энергия воздуха
885000000 Исходная энергия Вещей
13487400000 Исходная энергия Конструктива
Прирост энергии в нашем помещении составит 0,14%; = 21,216/14506
Это означает, что температура воздуха в помещении каркассного дома изменится на 0,14% от исходных 275К = 0,4 градуса Цельсия!
Для бетонного дома считать не буду. В бетонном пусть хоть в 100 раз меньше. Я показал, что в каркаснике соседа Алекса в конце зимнего декабрьского светового дня заметных колебаний температуры, вызванных Солнечным излучением НЕ БУДЕТ.
Теперь мне интересно посмотреть динамику мгновенного нагрева. При какой температуре воздух будет успевать отдавать теплоинертной массе, окружающей его такое же количество тепла, какое он принимает от солнца в единицу времени в самые "жаркие" часы!

 

Пересчитайте. Сколько заложить? Подправлю. Пардонте, я действительно и в ту и другую расчетные массы добавил по оплошности по 2800 - исходну массу вещей в доме, которую по первоначальным прикидкам считал. Ее надо вычесть. Ну, будет 16250 - каркасник и 24500 - бетон.
К тому же, я считаю что и в каркасснике и в бетонном доме конструктив пола одинаковый. Как правило это бетонная плита и стяжка. По-моему оценки вполне разумные.
А что Вас смущает? Внутренний, именно тепловоспринимающий слой - это обшивка. Достаточно плотные материалы. Честно говоря, можно хоть в 2 раза изменить толщину, если вас 5см смущает. На конечные оценки это критично не повлияет. Вы посмотрите на конечные вычисления. И станет понятно, что от того. что пересчитаем на другую толщину изменится мало что.

 

У Вас внутренний слой в каркасе 5см?
Даже пусть 5. На 250 м2 это будет всего 12.5 м3 с массой 7.5 тонн.
Но в каркасе надо считать всего 1-1.5 см. Это всего меньше 2 тонн.

 

Вот здесь есть пример расчета:
Раздельный расчет энергозатрат в дачном доме.
Раздел "Затраты на горячую воду (ГВС)".
У Вас еще и вентиляция в расход входит... А "в доход" - бытовые электроприборы.

Приглашаю всех в новую тему: Оптимальное терморегулирование в доме с ВТП и УШП.

 

А откуда цифра в 32 куба? Масса 5сантиметровой активной поверхности каркассной части (отличной от бетоного дома) оценена в 8937кг древоматериалов обшивки (Фанера, вагонка, доска, ОСП или более тяжелые, типа гипсокартона) или же штукатурка по гипсокартону или целлюлозосодержащим материалам. Всвязи с этим, посмотрите, плотность этого слоя заложена мною 1300 кг на куб, а не как плотность дерева - 0,7 И чего? Пересчитайте. Сколько заложить? Подправлю. Пардонте, я действительно и в ту и другую расчетные массы добавил по оплошности по 2800 - исходну массу вещей в доме, которую по первоначальным прикидкам считал. Ее надо вычесть. Ну, будет 16250 - каркасник и 24500 - бетон.
К тому же, я считаю что и в каркасснике и в бетонном доме конструктив пола одинаковый. Как правило это бетонная плита и стяжка. А там плотность поболе, чем 1300! И это почти четверть оцениваемой площади площади! По-моему оценки вполне разумные!
А что Вас смущает? Внутренний, именно тепловоспринимающий слой - это обшивка. Достаточно плотные материалы. Честно говоря, можно хоть в 2 раза изменить толщину, если вас 5см смущает. На конечные оценки это критично не повлияет. Вы посмотрите на конечные вычисления. И станет понятно, что от того. что пересчитаем на другую толщину изменится мало что.

 

Постом выше об этом.

 

Да какая блин масса за этими 15 мм? Вата с плотностью 30 на куб! А в бетонном доме 250 м2 с 10 см- это не жалкие 27 тонн, а 63 тонны. Ладно, считайте конечно, но тут всё равно получается, что главное в доме-ТЕПЛОЁМКОСТЬ! Вот Вы, после расчётов, сможете сказать, что лучший дом- дом с НУЛЕВОЙ теплоёмкостью? В каркасе просто спасает то, что есть хоть какая-то теплоёмкость мебели и конструкции.