II. Определение фактического сопротивления теплопередаче Rоф

1. Для однослойной конструкции стены:

R_о^ф =1/α_в + δ/λ + 1/α_в,

где α_в – коэффициент тепловосприятия, Вт/ м²°С (табл. 5);

δ – толщина стены, м;

λ – коэффициент теплопроводности, Вт/м°С;

α_н – коэффициент теплоотдачи, Вт/ м²°С (табл. 6).

Пример: Определить R_о^ф для стены жилого здания, выполненной из силикатного пустотного кирпича, толщиной 640 мм.

Решение:

R_о^ф =1/α_в + δ/λ + 1/α_н= 1/8.7+0.64/0.82+1/23=0.93 м²°С/Вт

Требуется выполнение условия R_о^тр ≤ R_о^ф. В данном случае оно не выполняется (R_о^тр = 3.2 м²°С/Вт). Из имеющихся данных можно вычислить δ_min (минимальную толщину стены):

R_о^тр ≤ R_о^ф, т.е. R_о^тр ≤ 1/α_в + δ/λ + 1/α_н. Отсюда

δ_min ≥( R_о^тр – 1/α_в – 1/α_н) λ, т.е. δ_min ≥( 3.2 – 1/8.7 – 1/23) 0.82=2.5 м

Т.о., толщина однослойной стены жилого дома, выполненной из силикатного пустотного кирпича, в г. Череповце должна быть не менее 2.5 м. Для уменьшения толщины стены можно применить теплоэффективный керамический кирпич «Knauf» (λ = 0.2 Вт/м°С) или использовать многослойную конструкцию с несущим слоем из силикатного кирпича и слоем эффективного утеплителя. Определим R_о^ф для однослойной стены из теплоэффективного кирпича «Knauf» толщиной 640 мм:

R_о^ф =1/α_в + δ/λ + 1/α_н= 1/8.7+0.64/0.2+1/23=3.35 м²°С/Вт

Условие R_о^тр ≤ R_о^ф выполняется, следовательно, толщина стены достаточна.

2. Для многослойной однородной конструкции стены

R_о^ф =1/α_в + ∑δ_i/λ_i + 1/α_н,

где α_в – коэффициент тепловосприятия (для наружных стен и покрытий α_в = 8.7 Вт/ м²°С);

δ_i – толщина отдельных слоев ограждающей конструкции, м;

λ_i – коэффициент теплопроводности материалов отдельных слоев, Вт/м°С;

α_н – коэффициент теплоотдачи (для наружных стен и для покрытий α_н = 23 Вт/ м²°С).

Если в состав многослойной ограждающей конструкции входит теплоизоляционный слой, то в этом случае необходимо проверить, не будет ли конденсироваться влага в утеплителе (в результате чего нарушаются его защитные свойства). Для этого необходимо построить график распределения температур внутри конструкции стены, а затем проверить, где будет находиться температура точки росы, при которой возможна конденсация влаги.

Для построения графика распределения температур необходимо определить температуру на внутренней и наружной поверхностях стены, а также на границах конструктивных слоев по формулам:

τ_в = t_в – (t_в – t_н)/ R_о^ф∙ R_в ; (6)

τ_x = t_в – (t_в – t_н)/ R_о^ф∙ (R_в+ R_x); (7)

τ_н = t_в – (t_в – t_н)/ R_о^ф∙ (R_в+ ∑R), (8)

где τ_в – температура на внутренней поверхности стены, °С;

τ_x – температура на границах слоев, °С;

τ_н – температура на наружной поверхности стены, °С;

t_в – температура внутреннего воздуха, °С , (прил. 1);

t_н – температура наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0.92, °С, (СНиП 23-01-99 или прил.);

R_о^ф – общее сопротивление теплопередаче (фактическое), м²°С/Вт;

R_в – сопротивление тепловосприятию (R_в =1/α_в), м²°С/Вт;

R_x – сопротивление теплопередаче слоев, расположенных между внутренней поверхностью стены и рассматриваемой границей, м²°С/Вт;

∑R – сумма сопротивлений всех слоев, м²°С/Вт.

Температуру точки росы, при которой возможна конденсация влаги, определяют по прил. 3

Пример: Определить R_о^ф для стены жилого здания, выполненной из силикатного пустотного кирпича, толщиной 510 мм, утепленной снаружи минерало-ватными плитами «Изовер» толщиной 100 мм, и оштукатуренной цементно-песчаным раствором снаружи и изнутри (толщина слоя 15 мм).

Решение:

R_о^ф =1/α_в + δ₁/λ₁ + δ₂/λ₂ + δ₃/λ₃ + δ₄/λ₄ + 1/α_н= =1/8.7+0.015/0.93+0.51/0.82+0.1/0.04+0.015/0.93+1/23=3.3 м²°С/Вт

Условие R_о^тр ≤ R_о^ф выполняется, значит такая конструкция стены достаточна. Общая толщина стены δ =640 мм.

Проверим, не будет ли конденсироваться влага внутри теплоизоляционного слоя. Для этого построим график распределения температур внутри конструкции стены, предварительно определив температуру на поверхностях стены и на границах конструктивных слоев:

τ_в = t_в – (t_в – t_н)/ R_о^ф∙ R_в=20 – (20+32)/3.3∙1/8.7=18.2°С

τ₁ = t_в – (t_в – t_н)/ R_о^ф∙ (R_в+ δ₁/λ₁)= 20 – (20+32)/3.3∙(1/8.7+0.015/0.93)=18°С

τ₂ = t_в – (t_в – t_н)/ R_о^ф∙ (R_в+ δ₁/λ₁+δ₂/λ₂) =20 – (20+32)/3.3∙(1/8.7+ 0.015/0.93+ 0.51/0.82)=8.2°С

τ₃=t_в–(t_в–t_н)/R_о^ф∙(R_в+δ₁/λ₁+δ₂/λ₂+δ₃/λ₃)=20 – (20+32)/3.3∙(1/8.7+0.015/0.93 + 0.51/0.82+0.1/0.04)= – 31.2°С

τ_н=t_в–(t_в– t_н)/ R_о^ф∙ (R_в+ ∑R)= 20 – (20+32)/3.3∙(1/8.7+0.015/0.93+ 0.51/0.82+ 0.1/0.04+ 0.015/0.93)= – 31.5°С

Температура точки росы при внутренней температуре t_в =20°С и φ=60% t_р =12°С (прилож. 3), т.е. плоскость возможной конденсации находится внутри кирпичной части стены, и утеплитель в данном случае не увлажняется. В данной конструкции стены ее теплозащитная способность не нарушается. В случае попадания температуры точки росы в утеплитель, необходимо предусмотреть мероприятия, препятствующие попаданию влаги в теплоизоляционный слой (устройство пароизоляции на пути движения водяного пара перед теплоизоляционным слоем).

3. Для многослойной неоднородной конструкции стены

Приведенное термическое сопротивление R_к^пр ,м²°С/Вт, неоднородной ограждающей конструкции (многослойной каменной стены колодцевой кладки с теплоизоляционным слоем и т.п.) определяется следующим образом:

а) плоскостями, параллельными направлению теплового потока, ограждающая конструкция (или часть ее) условно разрезается на участки , из которых одни участки могут быть однородными (однослойными) – из одного материала, а другие неоднородными – из слоев различных материалов, и термическое сопротивление ограждающей конструкции R_║ ,(м²°С/Вт), определяется по формуле

, (9)

где F₁, F₂ … F_n – площади отдельных участков конструкции (ее части), м²;

где R₁, R₂ … R_n – термические сопротивления указанных отдельных участков конструкции, определяемые по формуле (1) для однородных участков и по формуле (2) для неоднородных участков;

б) плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, ограждающая конструкция (или часть ее, принятая для определения R_║) условно разрезаются на слои, из которых одни слои могут быть однородными – из одного материала, а другие неоднородными – из однослойных участков разных материалов. Термическое сопротивление однородных слоев определяется по формуле (1), неоднородных слоев – по формуле (2) и термическое сопротивление ограждающей конструкции R_┴ - как сумма термических сопротивлений отдельных однородных и неоднородных слоев. Приведенное термическое сопротивление ограждающей конструкции следует определять по формуле

(10)

Пример: Определить сопротивление теплопередаче кирпичной стены колодцевой кладки толщиной 640 мм при заполнении пустот минераловатными плитами «Изовер» (толщина наружной и внутренней части кирпичной стены 120 мм).

Решение: