Расчет 7 Расчет сопротивления паропроницанию ограждающих конструкций

Требуется рассчитать сопротивление паропроницанию наружной стены жилого дома для климатических условий Брестской области.

Конструктивное решение стены приведено на рисунке А.2 в расчете 2 сопротивления теплопередаче. Стена выполнена из кирпичной кладки с теплоизоляционным слоем из минераловатных плит, размещенным с наружной стороны. Со стороны помещения стена оштукатурена известково-песчаным раствором, с наружной стороны — полимерминеральной штукатуркой «Полимикс»-ШС.

Теплотехнические характеристики материалов стены приведены в таблице А.1.

Расчетная температура внутреннего воздуха составляет 18 °С, расчетная относительная влажность — 55 %, расчетное парциальное давление водяного пара — 1135 Па.

Расчетные параметры наружного воздуха — средние значения за отопительный период — принимаем по таблице 4.4 СНБ 2.04.01:

— температура t_н = 0,2 °С;

— относительная влажность _н = 84 %;

— парциальное давление водяного пара е_н = 521 Па.

Сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от ее внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации должно быть не менее требуемого сопротивления паропроницанию, определяемого по формуле (9.1) СНБ 2.04.01. Плоскость возможной конденсации в данной конструкции располагается на границе теплоизоляционного слоя и наружной полимерминеральной штукатурки.

. (А.7)

Сопротивление паропроницанию стены в пределах от плоскости возможной конденсации до наружной поверхности (сопротивление паропроницанию полимерминеральной штукатурки)

м²  ч  Па/мг;

Температура в плоскости возможной конденсации при уточненных условиях эксплуатации материалов стены и расчетных температурах внутреннего и наружного воздуха по формуле (9.3) СНБ 2.04.01:

°С;

Максимальное парциальное давление водяного пара в плоскости возможной конденсации при температуре 0,6 °С составляет (из таблицы Ж.1 СНБ 2.04.01): Е_к = 639 Па. Тогда

м²  ч  Па/мг.

Расчетное сопротивление паропроницанию данной конструкции стены в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации составляет

м²  ч  Па/мг.

Так как R_п в > R_{п тр}, данная конструкция стены отвечает требованиям СНБ 2.04.01 по сопротивлению паропроницанию.

3. Примеры теплотехнического расчета ограждАющих конструкций

   1. Пример расчета многослойной ограждающей конструкции здания из мелкоштучных материалов

   2. Пример расчета многослойной ограждающей конструкции здания из мелкоштучных материалов

   3. Пример теплотехнического расчета плит чердачного перекрытия

   4. Пример расчета многослойной ограждающей конструкции панельного жилого здания

   5. Пример расчета ограждающей конструкции трехслойной стеновой панели промышленного здания

   6. Пример температурно-влажностного расчета

Пример расчета 1

Требуется определить расчетную зимнюю температуру наружного воздуха для определения требуемого сопротивления теплопередаче наружной стены жилого дома КПД с трехслойными железобетонными панелями с утеплителем из полистирольного пенопласта плотностью 25 кг/м³ и бетонными слоями из тяжелого бетона плотностью 2400 кг/м³ для Могилевской области.

Расчетная температура внутреннего воздуха 18 °С, относительная влажность - 55 % (таблица 1 ).

Режим помещений - нормальный, условия эксплуатации ограждающих конструкций - Б (таблица 2 ).

Определяем тепловую инерцию конструкции, исходя из значения нормативного сопротивления теплопередаче, которое в соответствии с таблицей 5.1 для наружных стен КПД составляет 2,5 м² °С/Вт.

Термическое сопротивление отдельных слоев панели составляет:

— для бетонных слоев по формуле (4) СНБ 2.01.01

где и — толщина внутреннего и наружного бетонных слоев,

соответственно 80 и 60 мм;

— коэффициент теплопроводности тяжелого бе­тона равный 1,86 Вт/(м°С), (таблица А.1 СНБ 2.01.01);

— для утеплителя

где и - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей, соответственно 8,7 и 23 Вт/(м²°С) (таблица 7).

Тепловая инерция по формуле (3)

где и - коэффициенты теплоусвоения бетона и пенополистирола,

В соответствии с таблицей 5.2 при тепловой инерции ограждающей конструкции в пределах 1,5-4,0 в качестве расчетной зимней температуры наружного воздуха принимается температура наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92, которая для Могилевской области составляет минус 29 °С (таблица 3 ). После расчета сопротивления теплопередаче панели уточняют ее тепловую инерцию и, если она выйдет из пределов от 1,5 до 4,0, принимают расчетную зимнюю температуру наружного воздуха, соответствующую новому значению тепловой инерции и вновь делают расчет сопротивления теплопередаче.

соответственно 17,88 и 0,39 Вт/(м²-°С), (таблица А.1).

Пример расчета 2

Требуется расчитать сопротивление теплопередаче и толщину теплоизоляционного слоя кирпичной стены жилого дома с теплои­золяционным слоем из торкрет-полистиролбетона для климатичес­ких условий Минской области.

Конструктивное решение стены приведено на рисунке 1.

Стена выполнена из керамического кирпича, толщина кладки — 380 мм, плотность в сухом состоянии — 1600 кг/м³.

С наружной стороны стены выполнен теплоизоляционный слой из торкрет-полистиролбетона плотностью 500 кг/м³.

С внутренней стороны стена оштукатурена известково-песчаным раствором толщиной 20 мм, плотностью 1600 кг/м³.

Согласно таблице 4.1 СНБ 2.01.01 расчетная температура внут­реннего воздуха = 18 °С, относительная влажность = 55 %.

Влажностный режим помещений — нормальный, условия эксплу­атации ограждающих конструкций — "Б" (см. таблицу 4.2 СНБ 2.01.01).

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности и теплоусвоения материалов принимаем по таблице 4.1 СНБ 2.01.01 для условий эксплуатации ограждений "Б":

— известково-песчаного раствора = 0,81 Вт/(м°С),

=9,76 Вт/(м²°С);

— полистиролбетона = 0,11 Вт/(м°С),

= 2,06 Вт/(м²°С);

— кирпичной кладки = 0,78 Вт/(м°С),

= 8,48 Bt/(m²°C).

Нормативное сопротивление теплопередаче для наружных стен из штучных материалов согласно таблице 5.1 СНБ 2.01.01 равно 2,0 м²°С/Вт.

1 — известково-песчаная штукатурка, = 20 мм

2 — кирпичная кладка, = 380 мм

3 — торкрет-полистиролбетон, = 150 мм

Рисунок 1 — Наружная стена жилого здания

Для определения тепловой инерции стены находим термические сопротивления отдельных слоев конструкции:

— известково-песчаной штукатурки

— кирпичной кладки

— полистиролбетонного слоя

Определяем тепловую инерцию стены по формуле (3) СНБ 2.01.01

Согласно таблице 5.2 СНБ 2.01.01 для ограждающей конструк­ции с тепловой инерцией свыше 7 за расчетную зимнюю температуру наружного воздуха следует принимать среднюю температуру наибо­лее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, которая для Мин­ской области составляет t_H = -24 °С (таблица 4.3 СНБ 2.01.01).

Определяем требуемое сопротивление теплопередаче стены по формуле (2) СНБ 2.01.01

где =1 (таблица 5.8 СНБ 2.01.01);

=8,7 Вт/(м²°С); (таблица 5.4 СНБ 2.01.01);

= 6 °С (таблица 5.5 СНБ 2.01.01).

Определяем экономически целесообразное сопротивление теп­лопередаче по формуле (1) СНБ 2.01.01

где = 14 руб/Гкал = 3,34 руб/ГДж; (здесь и далее в примерах расчетов — в ценах 1991

года);

= 202 суток (таблица 4.4 СНБ 2.01.01);

= -1,6 °С (таблица 4.4 СНБ 2.01.01);

= 72 руб/м³;

= 0,11 Вт/(м°С).

Таким образом, в соответствии с 5.1 СНБ 2.01.01 сопротивление теплопередаче рассчитываемой конструкции стены должно быть не менее нормативного, равного

2,0 м²°С/Вт (таблица 5.1 СНБ 2.01.01) и уточнять расчетную зимнюю температуру наружного воздуха не требуется.

Толщина теплоизоляционного слоя из торкрет-полистиролбетона при этом должна быть равна

Пример расчета 3

Требуется определить сопротивление теплопередаче и толщину теплоизоляционного слоя наружной стены жилого здания из штучных материалов для климатических условий Брестской области.

Конструктивное решение стены приведено на рисунке 2.

Несущий слой стены выполнен из мелкоштучных стеновых газо­силикатных блоков, толщина кладки — 300 мм, плотность в сухом состоянии 600 кг/м³.

Теплоизоляционный слой стены выполнен из полистирольного пенопласта плотностью 25 кг/м³.

С наружной стороны стена облицована керамическим кирпичом толщина кладки —120 мм, плотность 1400 кг/м³. Облицовочный слой связан с несущим слоем, шаг ребер связей — 1,5 м.

С внутренней стороны стена оштукатурена известково-песчаным раствором толщиной 20 мм, плотностью 1600 кг/м³.

Расчетная температура внутреннего воздуха = 18 °С, относи­тельная влажность =55% (см. таблицу 4.1 СНБ 2.01.01).

Влажностный режим помещений — нормальный, условия эксплу­атации ограждающих конструкций — "Б" (см. таблицу 4 2 СНБ 2.01.01).

1 — известково-песчаная штукатурка, = 20 мм

2 — газосиликатный блок, = 300 мм

3 — пенополистирол, = 50 мм

4 — кирпичная кладка, = 120 мм

Рисунок 2 — Наружная стена жилого здания

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности и теплоусвоения материалов принимаем по таблице А.1 СНБ 2.01.01 для условий эксплуатации "Б":

— для известково-песчаного раствора = 0,81 Вт/(м°С),

=9,76Вт/(м²°С);

— для газосиликатных блоков = 0,2б Вт/(м°С)

= 3',91 Вт/(м²°С);

— для пенополистирола = 0,052 Вт/(м°С),

= 0,39Вт/(м²°С);

— для кирпичной кладки = 0,69 Вт/(м°С),

= 7,58Вт/(м²°С).

Нормативное сопротивление теплопередаче для наружных стен из штучных материалов равно 2,0 м²°С/Вт (см. таблицу 5 1 СНБ 2.01.01).

Для определения тепловой инерции стены определим термичес­кие сопротивления отдельных слоев ее:

— для слоя штукатурки

м²°С/Вт;

— для слоя из газосиликатных блоков

м²°С/Вт;

— для слоя кирпичной кладки

м²°С/Вт;

— для теплоизоляционного слоя

м²°С/Вт.

Тепловая инерция стены

Согласно таблице 5.2 СНБ 2.01.01 для ограждающей конструк­ции с тепловой инерцией свыше 4 до 7 за расчетную зимнюю

температуру наружного воздуха следует принимать среднюю темпе­ратуру наиболее холодных трех суток, которая в соответствии с 4.3 СНБ 2.01.01 определяется как среднее арифметическое из темпе­ратур наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.

Для Брестской области (таблица 4.3 СНБ 2.01.01)

.

Требуемое сопротивление теплопередаче по формуле (2) СНБ 2.01.01

Так как теплоизоляционый слой содержит включения материала с большим коэффициентом теплопроводности (см. рисунок 2), то для определения экономически целесообразного сопротивления теплопередаче определяем приведенный коэффициент теплопро­водности теплоизоляционного слоя по 3.4 настоящего Пособия

Экономически целесообразное сопротивление теплопередаче определяем по формуле (1) СНБ 2.01.01

где = 3,34 руб/ГДж;

= 187 суток (таблица 4.4 СНБ 2.01.01);

= 0,2 °С (таблица 4.4 СНБ 2.01.01);

= 70,6 руб/м³;

= = 0,103 Вт/(м°С).

Таким образом, в соответствии с 5.1 СНБ 2.01.01 сопротивление теплопередаче рассчитываемой конструкции наружной стены долж­ны быть не менее нормативного, равного 2,0 м²°С/Вт (таблица 5.1 СНБ 2.01.01), и уточнять расчетную зимнюю температуру наружного воздуха не требуется.

Производим расчет сопротивления теплопередаче конструкции стены в соответствии с 5.15 СНБ 2.01.01 как неоднородной ограж­дающей конструкции, задавшись значением толщины теплоизоляци­онного слоя 0,05 м.

Условно разрезаем рассчитываемую конструкцию стены плос­костями, параллельными направлению теплового потока и опреде­ляем термическое сопротивление R_a конструкции по формуле (7) СНБ 2.01.01

где и — соответственно площадь и термическое сопро­тивление участка стены с теплоизоляционным слоем из пенополистирола;

и — соответственно площадь и термическое сопро­тивление участка стены без теплоизоляционного слоя.

Расчет производим для фрагмента стены высотой 1 м:

Условно разрезаем рассчитываемую конструкцию плоскостями перпендикулярными направлению теплового потока, на слои три из которых являются однородными и два - неоднородными, и опреде­ляем их термические сопротивления и термическое сопротивление ограждающей конструкции по формулам (4), (7) и (6) СНБ 2.01.01:

Превышение над составляет

то есть превышение над составляет не более 25 % и по формуле (8) СНБ 2.01.01

Сопротивление теплопередаче конструкции определяем по фор­муле (5) СНБ 2.01.01

что не менее нормативного значения и отвечает требованиям СНБ 2.01.01.

Пример расчета 4

Требуется определить сопротивление теплопередаче и толщину теплоизоляционного слоя совмещенного покрытия производствен­ного здания для климатических условий г.Минска.

Конструктивное решение покрытия представлено на рисунке 3.

1 —железобетон, = 25 мм

2 — полиэтиленовая пленка, =0,16 мм

3 — пенополистирол, = 150 мм

4 — цементно-песчаный раствор, = 20 мм

5 — рубероид (три слоя)

6 — слой гравия, втопленный в битумную мастику

Рисунок 3 — Покрытие производственного здания

Несущая конструкция—железобетонная ребристая плита покры­тия плотностью 2500 кг/м³, толщина полки — 25 мм, отношение высоты ребер к расстоянию между гранями следующих ребер — 0,3.

Пароизоляционный слой—полиэтиленовая пленка толщиной 0,16 мм.

Теплоизоляционный слой — плитный полистирольный пенопласт плотностью 25 кг/м³.

Стяжка из цементно-песчаного раствора толщиной 20 мм, плот­ностью 1800 кг/м³.

Гидроизоляционное покрытие — из трех слоев рубероида общей толщиной 4,5 м, плотностью 600 кг/м³.

Защитное покрытие — слой гравия, втопленный в битумную мастику.

Расчетная температура внутреннего воздуха = 16 °С, относи­тельная влажность

= 60 %.

Влажностный режим помещений согласно таблице 4.2 СНБ 2.01.01 — нормальный, условия эксплуатации ограждений — "Б".

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности и теплоусвоения S материалов определяем по таблице А.1 СНБ 2.01.01 для условий эксплуатации "Б":

— железобетон = 2,04 Вт/(м°С),

= 19,7 Вт/(м²°С);

— пенополистирол = 0,052 Вт/(м°С),

= 0,39 Вт/(м²°С);

— цементно-песчаный раствор = 0,93 Вт/(м°С),

= 11,09 Вт/(м²°С);

— рубероид = 0,17 Вт/(м°С),

= 3,53 Вт/(м²°С).

Нормативное сопротивление теплопередаче для совмещенных покрытий согласно таблице 5.1 СНБ 2.01.01 равно 3,0 м²°С/Вт.

Для определения тепловой инерции покрытий найдем термичес­кие сопротивления отдельных слоев конструкции:

— плиты покрытия

— цементно-песчаной стяжки

— гидроизоляционного ковра

— теплоизоляционного слоя

Термическими сопротивлениями пароизоляционного слоя и за­щитного слоя пренебрегаем из-за их незначительной величины.

Тепловая инерция покрытия

Согласно таблице 5.2 СНБ 2.01.01 для ограждающей конструк­ции с тепловой инерцией свыше 1,5 до 4,0 за расчетную зимнюю температуру наружного воздуха следует принимать среднюю темпе­ратуру наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92, которая в соответствии с таблицей 4.3 СНБ 2.01.01 для г.Минска равна t_H = - 28 °С.

Определим требуемое сопротивление теплопередаче

где в соответствии с таблицей 5.5 СНБ 2.01.01;

=8,2 °C — температура точки росы при расчетных температуре и относительной влажности внутреннего воздуха (из таблицы И.1 СНБ 2.01.01) для = 16 °С, = 60 %.

Экономически целесообразное сопротивление теплопередаче данной конструкции покрытия

где = 70,6 руб/м³;

= 0,052 Вт/(м°С).

Остальные данные — такие-же, как и в примере расчета 2.

Таким образом, в соответствии с 5.1 СНБ 2.01.01 —сопротивле­ние теплопередаче рассчитываемой конструкции должно быть не менее нормативного, равного 3,0 м²°С/Вт.

Толщина теплоизоляционного слоя из пенополистирола при этом должна быть равна:

Пример расчета 5

Требуется рассчитать сопротивление теплопередаче и толщину кладки наружной стены жилого дома из мелкоштучных газосиликат­ных блоков для климатических условий Могилевской области.

Конструкция стены представлена на рисунке 4.

Стена выполнена из мелкоштучных стеновых газосиликатных бло­ков, толщина кладки 400 мм, плотность в сухом состоянии 500 кг/м³.

С наружной стороны стена облицована керамическим кирпичом, толщина кладки — 120 мм, плотность 1800 кг/м³.

С внутренней стороны стена оштукатурена известково-песчаным раствором толщиной 20 мм, плотностью 1600 кг/м³.

В соответствии с таблицей 4.1 СНБ 2.01.01 расчетная температура внутреннего воздуха = 18 °С, относительная влажность = 55 %.

Влажностный режим помещений в соответствии с таблицей 4.2 СНБ 2.01.01— нормальный, условия эксплуатации ограждающих конструкций — "Б"

1 — известково-песчаная штукатурка, = 20 мм

2 — газосиликатный блок, = 400 мм

3 — кирпичная кладка, = 120 мм

Рисунок 4 — Наружная стена жилого дома

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности и теплоусвоения материалов принимаем по таблице А.1 СНБ 2.01.01 для условий эксплуатации "Б":

— для известково-песчаного раствора = 0,81 Вт/(м°С),

=9,76Вт/(м²°С);

— для газосиликатных блоков = 0,205 Вт/(м°С),

= 3,16Bt/(m²°C);

— для кирпичной кладки = 0,81 Вт/(м°С),

=10,12 Вт/(м²°С).

Нормативное сопротивление теплопередаче для наружных стен из штучных материалов согласно таблице 5.1 СНБ 2.01.01 равно 2,0 м²°С/Вт.

Для определения расчетной зимней температуры наружного воз­духа вычисляем тепловую инерцию стены по формуле (3) СНБ 2.01.01, предварительно определив термические сопротивления от­дельных слоев по формуле (4) СНБ 2.01.01:

— для известково-песчаной штукатурки

— для кирпичной кладки

— для газосиликатных блоков

Тепловая инерция

Согласно таблице 5.2 СНБ 2.01.01 для ограждающей конструк­ции с тепловой инерцией свыше 7 за расчетную температуру наруж­ного воздуха следует принимать среднюю температуру наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92, которая для Могилев-ской области равна t_H = -25 °С (таблица 4.3 СНБ 2.01.01).

Определяем требуемое сопротивление теплопередаче стены по формуле (2) СНБ 2.01.01

где = 1 (таблица 5.3 СНБ 2.01.01);

= 8,7 Вт/(м²-°С) (таблица 5.4 СНБ 2.01.01);

= 6 °С (таблица 5.5 СНБ 2.01.01).

Определяем экономически целесообразное сопротивление теп­лопередаче по формуле (1) СНБ 2.01.01

где = 3,34 руб/ГДж;

= 204 суток (таблица 4.4 СНБ 2.01.01);

= -1,9 °С (таблица 4.4 СНБ 2.01.01);

= 56 руб/м³;

= 0,205 Вт/(м°С).

Таким образом, в соответствии с 5.1 СНБ 2.01.01 сопротивление теплопередаче данной конструкции наружной стены должно быть не менее нормативного 2,0 м²°С/Вт и уточнять расчетную зимнюю температуру наружного воздуха не требуется.

Толщина кладки из газосиликатных блоков при этом должна быть не менее

Принимаем толщину кладки из блоков равной 400 мм и уточняем сопротивление теплопередаче стены

Пример расчета 6

Требуется определить сопротивление теплопередаче наружной стеновой панели крупнопанельного жилого дома.

Конструкция панели приведена на рисунке 5.

Панель трехслойная. Наружный и внутренний слои выполнены из железобетона плотностью 2500 кг/м³, средний теплоизоляционный слой — из полистирольного пенопласта плотностью 25 кг/м³.

Связь между бетонными слоями выполнена в виде четырех железобетонных конических консолей с полостью, которая заполне­на полистирольным пенопластом. По периметру оконного проема и периметру панели — противопожарные вставки из трудногорючего полистиролбетона плотностью 260 кг/м³.

Сопротивление теплопередаче указанной панели рассчитываем в соответствии с 5.13 и 5.15 СНБ 2.01.01 как неоднородной ограж­дающей конструкции.

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности прини­маем по таблице А.1 СНБ 2.01.01 для условий эксплуатации ограж­дающих конструкций "Б":

— для железобетона = 2,04 Вт/(м°С);

— для пенополистирола = о,052 Вт/(м°С);

— для полистиролбетона = о,09 Вт/(м°С).

Для определения термического сопротивления панели условно разрезаем ее плоскостями, параллельными и перпендикулярными направлению теплового потока, на участки и слои и рассчитываем термические сопротивления и панели.

Плоскостями, параллельными направлению теплового потока, рассчитываемую панель условно разрезаем на три участка. При этом один участок (участок, включающий конические консольные связи между бетонными слоями панели) является однослойным, состоя­щим из железобетона, а два других участка — трехслойными, состо­ящими из двух слоев железобетона и одного слоя пенополистирола или полистиролбетона.

Площади участков, включающих консольные связи и пенополистирол, имеют переменные значения и для расчета приняты их среднеарифметические значения.

При указанных на рисунке 5 размерах общая площадь панели (без площади оконного проема) и площади расчетных участков составляют: