Полы по грунту в роли термо аккамулятора

Сегодня еще более явно осознал преимущества полов по грунту по сравнению с полами, омываемых снаружи воздухом. Полы по грунту используют землю как термо-аккумулятор, снижая тепло потери в самые холодные месяцы и остужая дом в самые жаркие месяцы. 

В стандарте ISO 13370 приводится методика расчета тепло потерь через полы по грунту в зависимости от месяца. Ей я и воспользовался для построения диаграммы тепло потерь для полов по грунту (первая диаграмма ниже).

Тепло потери через полы, омываемых воздухом прямо пропорциальны разнице температур воздуха внутри и снаружи дома. Hg*(Tв-Tн). Для расчета я взял среднюю наружную температуру месяца и СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Для внутренней температуры Tв учел ее колебания на протяжении года (от 20 зимой до 25 летом). Результат представлен на второй диаграмме, который отображает тепло потери через перекрытие, омываемое снаружи воздухом. 

Эти две диаграммы очень хорошо показывают отличия в поведении двух типов полов. Для данного примера теплоизоляция выбрана так, что суммарные тепло потери (за год) обоих типов полов одинаковы. В случае с полами по грунту тепло потери распределены по году более равномерно и имеют место даже в теплый период года. Чем лучше утеплен пол, тем ближе распределение приближается к равномерному. В обычных полах тепло потери в основном сосредоточены в отопительный период, с максимумом в январе и почти минимумом в июле.

Тепло потери в полах по грунту (Вт) 

в зависимости от месяца (1-12)

Тепло потери в полах омываемых воздухом (Вт) 

в зависимости от месяца (1-12)

Ниже представлены основные отличия в этих графиках и связанные с ними преимущества полов по грунту:

1. Максимальная величина месячных теплопотерь в обычных полах больше (в январе), чем в полах по грунту (в апреле). Значит потребуется более мощный котел для компенсации теплопотерь.
2. В янаваре (самый холодный месяц года) теплопотери в полах по грунту меньше благодаря тому, что грунт выступает как теплый буфер (он еще не успел отстыть и промерзнуть), который теплее окружающего воздуха. 
3. Максимум теплопотерь в полах по грунту смещен относительно самого холодного месяца(янаваря) на апрель. Это обусловлено инертностью земли и циклом промерзания-оттаивания.  А в апреле уже начинает светить солнце, которое частично обеспечит теплом дом (через окна) и позволит бесплатно обеспечить эти теплопотери. 
4. Теплопотери в обычных полах в июле (самый теплый месяц) минимальны, так как средняя температура июля 17.5 близка к внутренней температуре. В полах же по грунту теплопотери в июле существенны, что приводит к непрерывному отстужанию дома и уменьшает затраты на кондиционирование.

Пол по грунту энергоэффективнее перекрытий с воздушной прослойкой

Полу по грунту гораздо энергоэффективнее полов по перекрытию, омываемых снаружи холодным воздухом. Достигается это за счет добавления к утеплению пола теплового сопротивления грунта. Вопрос был как это посчитать численно. Посвятил этому вопросу некоторое время на первых майских праздниках. Для расчета использовал метод из нашего СнИП и зарубежные стандарты.

Возьмем утеплитель - ЭППС толщиной 10 см. Тепловое сопротивление такого слоя утеплителя составляет 2,5 м2*С/Вт. То есть оно почти в два раз ниже норм СНиП, по которым тепловое сопротивление перекрытий должен быть 4.6. Таким образом, если делать перекрытие не по грунту, то придется добавить еще 10 см ЭППС.

В нашем СНиП предлагается очень простая методика расчета теплового сопротивления полов по грунту. Пол делится на зоны по 2 метра, отстоящие от внешнего периметра здания. И для каждой зоны грунта принимается следующие тепловые сопротивления грунта Rг1= 2.1, Rг2=4.3, Rг3=8.6.

Теплосопротивление пола по грунту в каждой зоне расчитывается отдельно и складывается из сопротивления перекрытия и сопротивления грунта Ri=R0+Rгi. Например, для первой (внешней) зоны получается 2.5+2.1 = 4.6, для второй 6,8 и для третьей 11,1.

Для примера я взял прямоугольный дом размеров 15*12. В таком доме получаются следующие площади зон S1 = 92, S2 = 60, S3 = 28 (всего 180 м2). Суммарные теплопотери через пол по грунту в таком доме получаются 31,34 Вт. Делим суммарные теплопотери на площадь пола 180 м2 и получаем теплопотери через 1м2  U=0,1741 Вт/м2*С. Обратная величина дает приведенное тепловое сопротивление пола по грунту, которое получается R = 5.74 м2*С/Вт.

Как видим, благодаря грунта тепловое сопротивление пола увеличивается более чем в 2 раза (против сопротивления 2.5 слоя ЭППС 10 см). Поэтому создание полов по грунту более энергоэффективно, чем полы с проветриваемой воздушной прослойкой.

В наших стандартах ни слова не говорится о расчете углов примыкания стен и полов по грунту. Через эти ребра происходит существенные потери, как и через всякие углы. Поэтому их тоже нужно считать. В зарубежных стандартах, а также в стандартах расчета пассивных домов этому вопросу уделено гораздо больше внимания. Об этом напишу чуть позже.