Расчет на теплоустойчивость наружной стены здания

(в теплый период года)

 

Определить, удовлетворяет ли требованиям в отношении теплоустойчивости ограждающая конструкция (рис. 63).

 

Исходные данные

 

1. Однослойная панель из шлакопемзобетона, (), офактуренная с обеих сторон слоями из цементно-песчаного раствора толщиной 20 мм (рис.63). Толщина панели 250 мм.

2. Пункт строительства – г. Ташкент.

3. Влажностный режим помещения – нормальный.

 

 

Рис. 63. Разрез стеновой панели

d₁ = 0,02 м; d₂ = 0,25 м; d₃ = 0,02 м;

 

Порядок расчета

 

1. Определяем тепловую инерцию D согласно п. 2.1.

Для расчета необходимо найти данные Для условий эксплуатации «А» по прил. 54[I, прил. 2]:

 

λ₁ и λ₃ = 0,76 Вт/^оС;

λ ₂ = 0,63 Вт/^оС;

S₁ и S₃ = 9,60 ;

S₂ = 9,32 .

 

Термические сопротивления R отдельных слоев панели определяем по формуле (4):

R_1,3 = - для фактурного слоя;

R₂ = - для шлакопемзобетона.

Тепловая инерция D каждого слоя и панели рассчитывается по формулам (10, 11)

D₁ = D₃ = 0,0263ּ9,60 = 0,25;

D₂ = 0,333ּ9,32 = 3,11

D = D₁ + D₂ + D₃ = 0,25 + 0,25 + 3,11 = 3,61

Поскольку D ≤ 4, требуется расчет панели на теплоустойчивость.

 

2. Определяем требуемую амплитуду колебаний внутренней поверхности ограждения согласно п.2.2:

t_extн = 26,9 ^оС [2], табл. «Температура наружного воздуха»]

= 2,5 – 0,1 (26,9 – 21) = 1,9 ^оС

 

3. Расчетную амплитуду колебаний температуры наружного воздуха определяем согласно п. 2.4:

ρ = 0,4, прил. 54 [1, прил. 7 – штукатурка цементная кремовая];

А_t,extt_н = 23,7 ^оС [2][2, прил. 2];

J_maxмакс = 743 Вт/м² [2, прил. 7];

JI_aνср = 172 Вт/м² [2, прил. 7]

= 1,4 м/с [2, прил. 4];

α_eн = 1,16ּ(5 + 10 ) = 19,5 ;

А t_н^desрасч = 0,5 ּ 23,7 + 23,6 ^оС

 

4. Определяем величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха согласно п. 2,5, где: α_в = 8,7 (см. п. 1.1); Y₁, Y₂, Y₃ (см. п. 2.6);

Y₁ = 9,05 , по формуле (17);

Y₂ = S₂ = 9,32 , так как D ≥ 1;

Y₃ = 9,43 , по формуле (18);

v = 0,9ּ

 

5. В соответствии с п. 2.3. определяем амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности панели (формула (13):

Аτ_intв = 1,7 ^оС, что меньше = 1,9 ^оС.

Таким образом, амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции ( A_intАτ) меньше требуемой амплитуды ( ), что соответствует требованиям теплотехнических норм. При А_intτ_в > выбирается другой вариант толщины конструкции панели или характера материала и проверяется расчетом.

 

Вывод. По результатам теплотехнического расчета принимается панель толщиной 250 мм.

43. ПРОВЕРКА ОГРАЖДАЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ НА

ВОЗМОЖНОСТЬ КОНДЕНСАЦИИ ВЛАГИ ВНУТРИ ЕЕ

(Расчет сопротивления паропроницанию

Ограждающей конструкции)

 

Увеличение влагосодержания материалов и ограждений в эксплуатируемых зданиях всегда сопровождается уменьшением теплозащитных свойств ограждения и преждевременным их разрушением.

В холодный период года температура воздуха в отапливаемом помещении значительно выше температуры наружного воздуха. При сравнимых значениях относительной влажности в помещении и снаружи теплый воздух всегда содержит большее количество водяного пара, чем холодный. В связи с этим парциальное давление (упругость) водяного пара в воздухе помещения (е_intв) будет значительно выше парциального давления (упругости) водяного пара наружного воздуха (е_extн).

Разность этих давлений (е_intв – е_extн) достигает для жилых и общественных зданий 12ּ10² - 13ּ10² Па, а в зданиях с повышенной температурой и влажностью воздуха еще больше.

Вследствие разности парциальных давленийупругостей водяного пара в воздушных средах, разделяемых ограждением возникает их диффузия из среды с большей упругостью в среду с меньшей.

Диффузию водяного пара через слои материала иногда называют паропроницанием материала, которое характеризуется коэффициентом паропроницаемости μ, мг/м ּ ч ּ Па.

Влага в виде водяного пара, которая диффундирует через ограждение отапливаемых помещений, может конденсироваться в толще ограждения при неправильно выбранной его конструкции.

Поэтому, при проектировании зданий следует предусматривать конструктивное решение ограждения, предупреждающее образование конденсата в толще ограждения в период эксплуатации здания.

Для этого проводится проверка на возможность конденсации влаги в толще ограждения – расчет сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции (по СНиПу), [1].

 

3.1. Сопротивление паропроницанию R_рп, м² ּ ч ּ Па/мг, однослойной или отдельного слоя многослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле

R_рRνpп = (2119)

где δ – толщина слоя ограждающей конструкции, м;

μ – расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждающей конструкции, мг/м ּ ч ּ Па, принимаемый по прил. 43^*.

Сопротивление паропроницанию многослойной ограждающей конструкции (или ее части) равно сумме сопротивлений паропроницанию составляющих ее слоев:

(220)

Сопротивление паропроницанию R_п листовых материалов и тонких слоев пароизоляции следует принимать по прил. 5.

 

П р и м е ч а н и е: Сопротивление паропроницанию воздушных прослоек в ограждающих конструкциях следует принимать равным нулю независимо от расположения и толщины этих прослоек.

 

3.2. Сопротивление паропроницанию R_рп, м² ּ ч ּ Па/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее наибольшего из следующих требуемых сопротивлений паропроницанию, (но, во всех случаях не более 5 м² ּ ч ּ Па/мг)::

а) требуемого сопротивления паропроницанию , м² ּ ч ּ Па/мг (из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации), определяемого по формуле

(231)

б) требуемого сопротивления паропроницанию , м² ּ ч ּ Па/мг (из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха), определяемого по формуле

. (242)

В формулах (21) и (22):

е_intв - упругость водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и влажности этого воздуха, определяемая по формуле

e_int = (φ_int / 100) · E_int, (253)

где E_int – парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре t_int, прил. 76;

φ_int – относительная влажность внутреннего воздуха, %, принимаемая для зданий различного назначения:

- для помещений жилых зданий, больничных учреждений, диспансеров, амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, школ, садов, яслей и детских домов – 55%;

- для помещений кухонь – 60%;

- для ванных комнат – 65%;

- для теплых подвалов и подполий с коммуникациями – 75%;

- для теплых чердаков жилых зданий – 55%;

- для помещений общественных зданий (кроме вышеуказанных) – 50%.;

R_п.н – сопротивление паропроницанию, м² ּ ч ּ Па/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации, определяемое в соответствии с п. 3.1;

е_extн – средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период, определяемая согласно [2];

z_о – продолжительность, сут, периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха согласно [2];

Е_о – парциальное давлениеупругость водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации, определяемая при средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами;

- плотность материала увлажняемого слоя, кг/м³;

- толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м, принимаемая равной 2/3 толщины однородной (однослойной) стены или толщине теплоизоляционного слоя (утеплителя) многослойной ограждающей конструкции;

- предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя, %, за период влагонакопления z_о, принимаемое по табл. 7;

Е – упругость водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемая по формуле

Е = (2643)

где Е_1, Е₂, Е₃ – упругости водяного пара, Па, принимаемые по температуре в плоскости возможной конденсации, определяемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов;

z₁, z₂, z₃ – продолжительность, мес, зимнего, весеннее-осеннего и летнего периодов, определяемая согласно [2] с учетом следующих условий:

а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5 ^оС;

б) к весеннее-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 до плюс 5 ^оС;

в) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами воздуха выше плюс 5 ^оС;

- определяется по формуле

= , (2754)

где е_н.о – средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами, определяемая согласно [2].

 

П р и м е ч а н и я:

1. Упругости Е_1, Е₂, Е₃ и Е_о для конструкций помещений с агрессивной средой следует принимать с учетом агрессивной среды.

2. При определении упругости Е₃ для летнего периода температуру в плоскости возможной конденсации во всех случаях следует принимать не ниже средней температуры наружного воздуха летнего периода, упругость водяного пара внутреннего воздуха е_в – не ниже средней упругости водяного пара наружного воздуха за этот период.

3. Плоскость возможной конденсации в однородной (однослойной) ограждающей конструкции располагается на расстоянии, равном 2/3 толщины конструкции от ее внутренней поверхности, а в многослойной конструкции совпадает с наружной поверхностью утеплителя.

 

3.3. Сопротивление паропроницанию R_п, м² ּ ч ּ Па/мг, чердачного перекрытия или части конструкции вентилируемого покрытия, расположенной между внутренней поверхностью покрытия и воздушной прослойкой, в зданиях со скатами кровли шириной до 24 м должно быть не менее требуемого сопротивления паропроницанию , м² ּ ч ּ Па/мг, определяемого по формуле

0,0012 (е_intв – е_extн.о),

где е_intв, е_extн.о – то же, что в формулах (231), (242) и (2754).

 

Таблица 97

Материал ограждающей конструкции

Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале , %

1. Кладка из глиняного кирпича и керамических блоков 2. Кладка из силикатного кирпича 3. Легкие бетоны на пористых заполнителях (керамзитобетон, шунгизитобетон, перлитобетон, пемзобетон и др.) 4. Ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон, газосиликат и др.) 5. Пеногазостекло 6. Фибролит цементный 7. Минераловатные плиты и маты 8. Пенополистирол и пенополиуретан 9. Теплоизоляционные засыпки из керамзита, шунгизита, шлака 10. Тяжелые бетоны, цементно-песчаный раствор 11. Фенольно-резальный пенопласт

1,5 2,0 5,0     6,0   1,5 7,5 3,0 25,0 3,0   2,0

 

3.4. Независимо от результатов расчета требуемые сопротивления паропроницанию и (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) во всех случаях должны приниматься не более 5 м² ּ ч ּ Па/мг

Пример 4