Воздухопроницание ограждающих конструкций

 

Воздухопроницание через неплотности ограждающих конструкций обусловлено разностью давлений на наружной и внутренней поверхности ограждения. Под действием гравитации и ветра холодный воздух поступает через наружные стены и окна помещений нижних этажей многоэтажных зданий, т.е. имеет место инфильтрация воздуха. Она вызывает дополнительные потери тепла помещением, поэтому величина воздухопроницаемости ограждающих конструкций ограничивается.

Ограждения конструкции (наружная стена и окна) должны обладать сопротивлением воздухопроницанию R_u, величина которого была бы не менее требуемого сопротивления воздухопроницанию :

R_u / .

Сопротивление воздухопроницанию многослойной ограждающей конструкции R_u, (м²·ч·Па)/кг, следует определять по формуле

R_u = + + …. + , (6.1)

где , , …. – сопротивления воздухопроницанию отдельных слоев ограждающей конструкции, (м²·ч·Па)/кг, принимаемые по таблице 6.1.

 

Таблица 6.1

Сопротивление воздухопроницанию материалов конструкции R_и, (м²·ч·Па)/кг

Материалы конструкций	Толщина слоя, мм	Сопротивление воздухопроницанию Rи, (м^2·ч·Па)/кг
Бетон сплошной (без швов)		19 620
Газосиликат сплошной (без швов)
Известняк-ракушечник
Картон строительный (без швов)	1,3
Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной в 1 кирпич и более	250 и более
Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной в полкирпича
Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-шлаковом растворе толщиной в 1 кирпич и более	250 и более

Продолжение табл. 6.1

Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-шлаковом растворе толщиной в полкирпича
Кладка кирпича керамического пустотного на цементно-песчаном растворе толщиной в полкирпича	-
Кладка из легкобетонных камней на цементно-песчаном растворе
Кладка из легкобетонных камней на цементно-шлаковом растворе
Листы асбестоцементные с заделкой швов
Обои бумажные обычные	-
Обшивка из обрезных досок, соединенных впритык или в четверть	20-25	0,1
Обшивка из обрезных досок, соединенных, а шпунт	20-25	1,5
Обшивка из досок двойная с прокладкой между обшивками строительной бумагой
Обшивка из фибролита или из древесноволокнистых бесцементных мягких плит с заделкой швов	15-70	2,5
Обшивка из фибролита или древесноволокнистых бесцементных мягких плит без заделки швов	15-70	0,5
Обшивка из жестких древесноволокнистых листов с заделкой швов		3,3
Обшивка из гипсовой штукатурки с заделкой швов
Пенобетон автоклавный (без швов)
Пенобетон неавтоклавный
Пенополистирол	50-100
Пеностекло сплошное (без швов)		Воздухонепроницаемо
Плиты минераловатные жесткие
Рубероид	1,5	Воздухонепроницаемо
Толь	1,5
Фанера клеевая (без швов)	3-4
Шлакобетон сплошной (без швов)
Штукатурка цементно-песчаным раствором по каменной или кирпичной кладке
Штукатурка известковая по каменной или кирпичной кладке

 

Окончание табл. 6.1

Штукатурка известково-гипсовая по дереву (по драни)
Керамзитобетон плотностью 900 кг/м^3	250-400	13-17
То же, 1000 кг/м^3	250-400	53-80
То же, 1100-1300 кг/м^3	250-400	390-590
Шлакопемзобетон плотностью 1500 кг/м^3	250-400	0,3
Примечания: 1. Для кладок из кирпича и камней с расшивкой швов на наружной поверхности приведенное в таблице сопротивление воздухопроницанию следует увеличивать на 20 (м^2 ч Па)/кг. 2. Сопротивление воздухопроницанию воздушных прослоек и слоев ограждающих конструкций из сыпучих (шлака, керамзита, пемзы и т.п.), рыхлых и волокнистых (минеральной ваты, соломы, стружки и т.п.) материалов следует принимать равным нулю независимо от толщины слоя. 3. Для материалов и конструкций, не указанных в таблице, сопротивление воздухопроницанию следует определять экспериментально.

 

Требуемое сопротивление воздухопроницанию наружной стены , (м²·ч·Па)/кг, вычисляется по формуле

, (6.2)

где Δp – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждения, Па;

G^H – нормативная воздухопроницаемость ограждения, кг/(м²·ч), принимаемая равной 0,5 кг/(м²·ч) для стен жилых зданий.

Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций Δp, Па, следует определять по формуле

, (6.3)

где Н – высота здания (от поверхности земли до верха карниза), м;

γ_н, γ_в – удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м³, определяемый по формуле

, (6.4)

здесь t – температура воздуха:

внутреннего – t_в, ºС (для определения γ_в);

наружного – t_н, ºС (для определения γ_н,).

Значение t_н принимается равным средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;

– максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, принимается по приложению К.

Количество инфильтрующегося воздуха, проходящего через 1 м² наружной стены для случая, когда стена находится в наиболее невыгодных условиях (ограждение первого этажа с наветренной стороны), определяется по формуле

, кг/(м²ч). (6.5)

Рассчитывают требуемое сопротивление воздухопроницанию для окна , (м²·ч·Па)/кг,

, (6.6)

где G^H – нормативная воздухопроницаемость для окна, кг/(м²·ч), принимается равной 6 кг/(м² · ч);

Δp – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждения, Па;

Δp₀ = 10 Па – разность давлений воздуха, при которой определяется сопротивление воздухопроницанию .

R_uок / .

Сопротивление воздухопроницанию заполнения светового проема должно быть не менее требуемого ; принимается по таблице 6.2.

Количество инфильтрующегося воздуха, проходящего через 1 м² площади окна в течение часа, определяется по формуле

, кг/(м²·ч). (6.7)

Сопротивление воздухопроницанию выбранного типа светопрозрачной конструкции , (м²·ч)/кг, определяют по формуле

= (1/G_ок)(∆Р/∆Р₀)ⁿ, (6.8)

где G_ок – воздухопроницаемость светопрозрачной конструкции, кг/(м²·ч), при ∆Р₀=10 Па, полученная в результате сертификационных испытаний;

n – показатель режима фильтрации, полученный в результате сертификации.

При сертификационных испытаниях оконных и дверных блоков по ГОСТ 26602.2 (испытания проводятся не менее чем при пяти перепадах давления ∆Р) обязательными показателями являются массовая воздухопроницаемость при ∆Р=10 Па и ∆Р=100 Па, а также показатель режима фильтрации «n», устанавливающий зависимость массовой воздухопроницаемости испытываемого образца от перепада давлений.

В случае, если / , то выбранная светопрозрачная конструкция будет удовлетворять СНиП 23-02 по сопротивлению воздухопроницанию.

 

Таблица 6.2

Сопротивление воздухопроницанию заполнений световых проемов

(окон, балконных дверей и фонарей)

Заполнение светового проема	Число уплотненных притворов заполнения	Сопротивление воздухопроницанию Rи, (м^2·ч·Па)/кг, (при Δр=10 Па), заполнений световых проемов с деревянными переплетами с уплотнением прокладками
из пенополиуретана	из губчатой резины	из полушерстяного шнура
1.Одинарное или двойное остекление в спаренных переплетах		0,26	0,16	0,12
2.Двойное остекление в раздельных переплетах		0,29 0,38	0,18 0,26	0,13 0,18
3.Тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах		0,30 0,44 0,56	0,18 0,26 0,37	0,14 0,20 0,27
Примечания: 1. Сопротивление воздухопроницанию заполнений световых проемов с металлическими переплетами, а также балконных дверей следует принимать с коэффициентом 0,8. 2. Сопротивление воздухопроницанию окон без открывающихся створок (без притворов, с уплотненными фальцами) следует принимать равным 1 (м^2·ч)/кг (независимо от числа и материала переплетов и видов остекления), зенитных фонарей (с уплотненными сопряжениями элементов) - 0,5 (м^2·ч)/кг.

 

В случае < необходимо заменить светопрозрачную конструкцию и провести расчеты по формуле (6.8) до удовлетворения требований СНиПа.

При отсутствии сертификационных данных по светопрозрачным конструкциям можно воспользоваться данными таблицы 6.2.

Исходные данные для выполнения теплофизического

Расчета наружной стены

 

В качестве исходных данных для выполнения курсовой работы задаются следующие величины:

1) район строительства;

2) конструкция наружной стены, определяемая по шифру студента;

3) назначение здания – жилое, общественное, административное или производственное.

 

Задание на выполнение курсовой работы приведено в таблице 7.1.

 

Таблица 7.1

Исходные данные для курсовой работы

Последняя цифра шифра	Назначение задания	Район строительства	Препоследняя цифра шифра	Конструктивное решение наружной стены
	жилое	Москва		вариант 1
	жилое	Санкт-Петербург		вариант 2
	жилое	Самара		вариант 3
	школа	Чебоксары		вариант 4
	школа	Нижний Новгород		вариант 5
	дом быта	Воронеж		вариант 6
	магазин	Саратов		вариант 7
	здание администрации	Волгоград		вариант 8
	производственное здание	Оренбург		вариант 9
	производственное здание	Ульяновск		вариант 10

Вариант 1

1 слой – известково-песчаный раствор;

2 слой – монолитный керамзитобетон,

;

3 слой – цементно-песчаный раствор;

4 слой – фактурный слой фасадной системы.

 

Вариант 2

 

1 слой – известково-песчаный раствор;

2 слой – монолитный керамзитобетон,

;

3 слой – цементно-песчаный раствор;

4 слой – фактурный слой фасадной системы.

 

Вариант 3

 

1 слой–известково-песчаный раствор;

2 слой – монолитный керамзитобетон:

3 слой – цементно-песчаный раствор;

4 слой – фактурный слой фасадной системы.

 

Вариант 4

 

1 слой – известково-песчаный раствор;

2 слой – кладка из силикатного кирпича;

3 слой – монолитный керамзитобетон,

;

4 слой – цементно-песчаный раствор;

5 слой – фактурный слой фасадной системы.

Вариант 5

 

1слой–известково-песчаный раствор;

2 слой – кладка из керамического кирпича;

3 слой – монолитный керамзитобетон,

;

4 слой – цементно-песчаный раствор;

5 слой – фактурный слой фасадной системы.

 

Вариант 6

 

1 слой – известково-песчаный раствор;

2 слой – монолитный керамзитобетон,

;

3 слой – кладка из керамического кирпича.

 

 

Вариант 7

 

1 слой – известково-песчаный раствор;

2 слой – монолитный керамзитобетон,

;

3 слой – кладка из керамического кирпича.

 

Вариант 8

 

1 слой – известково-песчаный раствор;

2 слой – монолитный керамзитобетон,

;

3 слой – кладка из силикатного кирпича.

 

 

Вариант 9

 

1 слой – известково-песчаный раствор;

2 слой – монолитный керамзитобетон,

;

3 слой – кладка из силикатного кирпича.

 

 

Вариант 10

1 слой – известково-песчаный раствор;

2 слой – кладка из силикатного кирпича;

3 слой – монолитный керамзитобетон,

;

4 слой – кирпичная кладка из керамического кирпича.

 

Климатические характеристики района постройки приведены в [6], откуда для выполнения курсовой работы необходимо выписать следующие данные:

1) продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 ºС, z_оп, сут., (приложение К);

2) среднюю температуру отопительного периода t_оп, ºС, (приложение К);

3) среднюю температуру наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, , ºС(приложение К);

4) среднюю месячную и годовую температуру , ºС, (приложение К);

5) среднее месячное и годовое парциальное давление, е, ГПа, (приложение К);

6) максимальное I_max, и среднее I_ср., значения солнечной суммарной радиации (прямой и рассеянной) при ясном небе в июле (приложение А);

7) максимальную амплитуду суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле , ºС (приложение Б);

8) максимальную из средних скоростей ветра по румбам за январь, υ_I., м/с (приложение К);

9) минимальную из средних скоростей ветра по румбам за июль, υ_VII, м/с (приложение К);

Согласно рекомендациям, приведенным в [5], задаются параметры воздуха в помещении – температура t_в и относительная влажность φ_в..

Для жилых и общественных зданий расчётная температура внутреннего воздуха принимается в зависимости от значения средней температуры наиболее холодной пятидневки t_н⁵.

Если t_н⁵ -30 °С, то t_в=20 °С;

Если t_н⁵ < -30 °С, то t_в=21 °С.

Относительная влажность для жилых зданий принимается равной φ_в=55%.

Теплофизические характеристики принимаются в зависимости от условий эксплуатации наружной стены, которые определяются влажностным режимом помещения и зоной влажности места строительства.

Влажностный режим жилого помещения принимаем нормальным.

По карте приложения В и таблице приложения Г определяем условия эксплуатации ограждающей конструкции. Далее по приложению Д находим основные теплофизические характеристики материалов слоёв ограждения, а именно:

· коэффициенты теплопроводности λ, Вт/(м·°С);

· коэффициенты паропроницаемости µ, мг/(м·ч·Па);

· коэффициент теплоусвоения S, Вт/(м²·°С).

 

Таблица 7.2

Теплофизические характеристики материалов ограждения

№ слоя	Материал слоя	Плотность, , кг/м^3	Влажность, , %	Коэффициенты
λ, Вт/(м·°С)	µ, мг/(м·ч·Па)	S, Вт/(м^2·°С)

 

Записываем теплофизические характеристики материалов в таблицу 7.2.

 

 

Пример теплофизического расчета наружной стены

 

В качестве примера рассмотрим выполнение теплофизического расчёта наружной стены из монолитного керамзитобетона.

1 слой – известково-песчаный раствор,

2 слой – монолитный керамзитобетон,

3 слой–цементно-песчаный раствор,

4 слой – фактурный слой фасадной системы,

Исходные данные

1. Район строительства – г. Пенза.

2. Температура наиболее холодной пятидневки t_н⁵ = -29 °С.

3. Средняя температура за отопительный период t_о.п. = -4,5 °С.

4. Продолжительность отопительного периода Z_о.п. =207 сут.

5. Температура воздуха внутри здания t_в =20 °С.

6. Относительная влажность воздуха =55 %.

7. Значения среднемесячной температуры воздуха и парциального давления водяного пара приведены в таблице 8.1.

8. Фрагмент глади стены показан на рис. 8.1.

 

Таблица 8.1

Параметры наружного воздуха для г. Пензы

Месяц	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год
Температура, °С	-12,2	-11,3	-5,6	4,9	13,5	17,6	19,6	18,0	11,9	4,4	-2,9	-9,1	4,2
Парциальное давление, ГПа	2,4	2,5	3,7	6,3	8,9	12,4	14,8	13,5	9,8	6,6	4,6	3,2	7,4

9. Максимальное и среднее значения солнечной суммарной радиации (прямой и рассеянной) при ясном небе в июле:
I_max = 781 ; I_ср. = 194 .

10. Максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле = 19,2 ºС.

11. Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, υ_I= 5,6 м/с.

12. Минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, υ_VII=5,0 м/с.