Пример расчета ограждающей конструкции на воздухопроницаемость

Для нашего случая Н= 10 м; t_в = +18^оС; t_н= –31^оС.

По СНиП [4] находим: v = 5,8 м/сек.

Определим удельный вес внутреннего и наружного воздуха:

Требуемое сопротивление воздухопроницанию

Сопротивление воздухопроницанию отдельных слоев R_И , м²чПа/кг, определим по прил. 9 СНиП [1].

В случае отсутствия в таблице материала, примененного в ограждающей конструкции, принимается величина сопротивления другого (аналогичного) материала с близкими физическими свойствами.

1–й слой – железобетон толщиной 70 мм. Так как в прил. 9 СНиП [1] приведена толщина слоя 100 мм, то м²чПа/кг;

2–й слой – пенополистирол, 160 мм:

м²чПа/кг;

3–й слой – бетон на щебне из природного камня, 50 мм:

м²чПа/кг.

Общее сопротивление воздухопроницанию

R_И = R_И1 + R_И2 + R_И3= 13734 + 126 + 9810 = 23670 м²чПа/кг.

Вывод. Проектируемая конструкция стены удовлетворяет требованиям по сопротивлению воздухопроницанию, поскольку значение R_И = 23670 м²чПа/кг больше требуемого = 55,26 м²чПа/кг.

6. Расчет распределения температуры по толщине ограждения с учетом инфильтрации

Количество воздуха, которое будет проникать через ограждение, W, кг/м²ч, определяется по формуле

, (25)

где Δp – разность давлений воздуха с одной и с другой стороны ограждения, мм вод. ст.;

R_И – сумма сопротивлений воздухопроницанию всех слоев ограждения, мм вод. ст.м²ч/кг.

Воздухопроницаемость стыков увеличивает теплопотери через ограждение, т. е. повышает его коэффициент теплопередачи и увеличивает смешение температурного поля в ограждении.

Смещение температурного поля происходит вследствие того, что часть теплоты, передаваемой через ограждение, идет на нагревание наружного воздуха, проникающего через ограждение. Дифференциальное уравнение температурного поля ограждения с учетом инфильтрации воздуха выводится в предположении, что в любом сечении ограждения температура воздуха в порах материала равна температуре самого материала. Если в ограждении выделить бесконечно тонкий слой толщиной dx, то при отсутствии инфильтрации через него будет проходить количество теплоты

. (26)

Изменение количества теплоты при прохождении ее через слой dx вследствие инфильтрации:

. (27)

Это изменение происходит вследствие нагревания воздуха на величину dt, следовательно

, (28)

где W– количество воздуха, проходящего через ограждение, кг/(м²с);

с – удельная теплоемкость воздуха, равная 1005 Дж/(кг°С).

Приравнивая правые части уравнений (27) и (28), получим

(29)

Это и есть дифференциальное уравнение температурного поля плоского ограждения при инфильтрации воздуха. Решение этого уравнения получено д–ром техн. наук Ф.В. Ушковым в виде

, (30)

где _x  температура в любой плоскости ограждения при инфильтрации воздуха, °С;

t_н и t_в  температуры соответственно наружного и внутреннего воздуха, ^оС;

е  основание натуральных логарифмов;

R_x  термическое сопротивление ограждения от наружного воздуха до рассматриваемой плоскости при отсутствии инфильтрации воздуха, м²^оС/Вт;

R_о  сопротивление теплопередаче всего ограждения при отсутствии инфильтрации воздуха, м²∙°С/Вт.

Величина коэффициента теплопередачи ограждения с учетом инфильтрации воздуха определяется по формуле

. (31)

При фильтрации воздуха из здания наружу (эксфильтрация) величина c∙W в формуле (30) берется со знаком минус. Формула (31) заменяется формулой

. (32)