Теплопассивный дом и теплоемкость ограждающих конструкций

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Перерасчет в

Алекс, я пересчитаю на 15 мм, хотя, ИМХО, в подавляющем большинстве случаев там больше с учетом реальной отделки. Моё мнение, что какую брать толщину - не критично. Просто надо привязаться к конкретике, чтобы иметь основу для оценок.

Алекс, внимательно изучайте расчеты. Ограждающих конструкций из бетона в нашем случае не 250 квадратов а вдвое меньше! А толщина исследуется только учавствующая в краткосрочном теплообмене - первые часы после воздействия солнца. Не 10 а 5см!

Я думаю, То, что получается, показывают расчеты, а не голословные рассуждения на эту тему. Я пересчитаю еще раз сейчас.

 

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. Толщина материала конструктива здания, вовлеченая в мгновенное (от нескольких минут до часа) взаимодействие с воздухом помещения оценивается мною совершенно условно в
1,5 см - для К1 и К2К
5 см. - для К2Б
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 - 1,68 куба
K2K -2,06 куба
К2Б - 6,87 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 - 2193
K2K - 2681
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: 4875; K1 + K2K
Бетонный: 19381; K1 + K2Б.
Эффективная теплоемкость:
в каркасном: 2400 Дж кг К;
в бетонном; 1052 Дж кг К; 2400*0,11 + 880*0,808

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
Масса внутренней, учавствующей в краткосрочном теплообмене части конструктива дома - 4875кг 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
Масса внутренней, учавствующей в краткосрочном теплообмене дома - 19381кг с площадью поверхности 250 кв. м. и эффективной теплоемкостью 1052 Дж кг К.
* -
Поправка №1 на массы конструктива, учавствующие в краткосрочном теплообмене сделана.

 

Расчет №1 (v2) - 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 1,5 см Конструктива - 4875 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 = 4470 МДж. ;453*295К*1000 + 2000*295К*1500+4875*295К*2400
в том числе:
133856250 Исходная энергия воздуха
885000000 Исходная энергия Вещей
3451500000 Исходная энергия Конструктива
Прирост энергии в нашем помещении составит 0,47%; = 21,2/4470
Это означает, что температура воздуха в помещении каркассного дома изменится на 0,47% от исходных 275К = 1,3 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!

 

250 м2*0,015*0,6= 2,25 тонны. А не 4875 кг. Если уж считаете теплоёмкость дерева, то и плотность берите дерева. Кстати, почему Вы считаете перекрытия и перегородки одинаковые? Логично будет считать в бетонном доме и перегородки и перекрытия бетонные.

 

Расчет №2. Оценка мгновенного влияния солнца.
Для расчета берем каркасный вариант конструктива.
Площадь теплоусваивающей поверхности (конструктив + предметы в доме) составляет 539 кв. м; 289+250
В худшем случае теплоусвоение будет такое же, как у деревянной конструкции пола. Для нее коэф. = 4,19 Вт /кв.м/K Теплоусвоения возьмем отсюда: http://www.master-ram.ru/lodjiya-balkon/ls_56/
Таким образом экспериментальная часть дома способна усваивать поток энергии в 2,25 кВт, при повышении температуры воздуха всего лишь на 1 градус!
Напомню, что Максимальный тепловой поток солнечной энергии в наше помещение составляет всего лишь 1,68 кВт.
Таким образом в рассмотренном помещении каркасного дома не будет заметных колебаний температуры, выходящих за пределы одного градуса цельсия в пределах всего светового дня.

 

Откуда взялось число 0,6?

 

Для моего соседа в Питере, перегрева не будет в декабре по причине того, что нагрева такого Солнцем не будет, а не по причине того, что каркас более теплоёмкий бетона, как выходит по Вашим расчётам. Утрирую, конечно, но немного.

 

1 куб дерева весит 0,6 тонны.

 

А причем здесь куб древесины? У меня из 250 - 75 квадратных метров теплого пола. Он что, в древесине?
И еще у меня, может быть стены оштукатурены внутри дома. Тонким слоем, но оштукатурены. И потолок обшит совсем не древесиной, а гипсокартоном или другим плотным листовым материалом. Поэтому я среднюю плотность беру иную. Посмотрите, какую я беру, и домножте на нее, вместо 0,6.

 

Ещё раз повторяю- Если берёте теплоёмкость дерева, то и плотность берите дерева! Если расчитываете штукатурку, то берите прлотность штукатурки и теплоёмкость штукатурки! Теплоёмкость штукатурки на кг меньше дерева раза в три.

 

Слава тебе яйца!
Алекс, наконец-то Вы сами себе ответили на свой же 25й пост в этой теме https://www.forumhouse.ru/threads/246779/page-2#post-8701439
Вы вот думали, что от 300 Вт температура воздуха аж на 10 градусов взлетит? А Я вам показываю, что даже на 1 градус и то не поднимется, согласно расчетам и при 1,5 кВт - ном потоке.
Поэтому все ваши 300 тонн бетона с целью компенсировать мгновенные перепады теплового потока в Ваш дом в отопительный сезон - бессмысленны. Т. к. проблемы как таковой конкретно у Вас, в Ваших условиях не существует, что с бетоном, что без него. Вы просто этого до сих пор не поняли и поэтому гордитесь изящным недорогим решением не существовавшей проблемы.

 

А кто Вам сказал, что я брал для расчетов теплоемкость дерева? Я не брал ни плотность ни теплоемкость дерева. Вы сами к дереву привязались по вашей же инициативе. От меня она не исходила. Я взял за основу дерево или древосодержащие материалы. Теплоемкость понизил. Плотность повысил. И получил что-то осредненное, для конструктива из 170 квадратов преимущественно дерева (или 1см дерева а поверх 0,5мм штукатурки к примеру) и 75 квадратов тяжелого теплого пола.
Возьмите и вычислите точные эффективные значения теплоемкости и плотности, если Вам мои оценки не по душе. А после с ними пересчитайте всё остальное да покажите принципиальные отличия моего результата от того, который выйдет по-вашему.

 

Да, сдаюсь! Пусть с ошибками (в два раза, фигня!), но Вы доказали, что в ДЕКАБРЕ в ПИТЕРЕ перегрева не будет. А если взять март? Или, не дай Боже, конец апреля?

 

Во первых: не фигня, а - ложь. Ни где никаких ошибок в два раза. Ошибки, на которые Вы справедливо указали - исправил.
Во-вторых И именно на широте ПИТЕРА практически стоит Ваш бетонный дом, который Вы активно приводили в качестве примера и образца для подражания. И именно Вы заговорили про декабрь в этой теме!
Во-третьих: весь наш спор с Вами начался с обсуждения энергоэффективности в контексте самых лютых морозов. Конец апреля не относится к данному случаю. Вы сейчас начинаете рассматривать всё новые и новые "А-если" о которых до этого речи не было.
Так что, по сути все условия для расчетов Вы сами и предложили рассматривать. Что я и смоделировал - рассмотрел и доложил о результате.
В-четвертых: если говорить о конце апреля, то мне и самому интересно. Коль уж всё "на мази" то поиграюсь сейчас с циферями для конца апреля.

 

Так Вы же писали о Эффективная масса имущества - 2000 кг с эффективной площадью поверхности 289 кв. метров и эффективной теплоемкостью 1500 Дж кг К
Масса внутренней, учавствующей в краткосрочном теплообмене части конструктива дома - 4875кг с площадью поверхности 250 кв. м. и эффективной теплоемкостью 2400 Дж кг К.
2400 дж кг К это что? Вы даже чуть больше написали, чем есть http://ru.wikipedia.org/wiki/Удельная_теплоёмкость