Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Тепловой режим зданий. Ч.1. Строительная теплофизика. Учебное пособие по направлениям подготовки 08.03.01, 08.04.01 «Строительство» направленности «Те
.pdf
6. Рассчитываем действительное значение упругости водяных паров на
е
границах отдельных слоев
по выражению (6.10) (см. нумерацию поверх-
x
ностей на рис. 6.3):
– на поверхности 1
п
R
в
e еее
1 ввн
1032 (1032 35, 2) 1021,3
п
R
0
0,0266
2, 47
– на поверхности 2
0,04
0,0266
1032 (1032 35,2) 906,4 Па
e
2
0,14
2, 47
– на поверхности 3
0,04 0, 04
0,0266
1032 (1032 35, 2) 791, 2 Па
e
3
0,14 0,14
2, 47
– на поверхности 4
0,04 0, 04 0,025
0,0266
1032 (1032 35,2) 589,5 Па
e
4
0,14 0,14 0, 05
2, 47
Па;
;
;
;
– на поверхности 5
0,04 0,04 0,025 0,025
0,0266
1032 (1032 35,2) 387,7 Па
e
5
0,14 0,14 0, 05 0,05
2, 47
– на поверхности 6
0,04 0,025 0,03
0,0266 2 2
e
1032 (1032 35,2) 302,9 Па
6
0,14 0,05 0,14
2,47
– на поверхности 7
0,04 0,025 0,03 0,03
0,0266 2 2
1032 (1032 35,2)
e
7
0,14 0,05 0,14 0,14
2, 47
214,1 Па;
;
;
61
– на поверхности 8
0,04 0,025 0,03
0,0266 2 2 3
e
1032 (1032 35,2)
8
0,14 0,05 0,14
2,47
133,4 Па;
– на поверхности 9
0,04 0, 025 0, 03
0,0266 2 2 4
1032 (1032 35,2)
e
9
0,14 0, 05 0,14
2,47
40,6 Па.
Результаты расчета оформляем графически (см. рис. 10).
Вычисляем количество пара, прошедшего слои ограждения
7.
м, до G
и после GD зоны конденсации по формулам (6.17) и (6.18):
C
ee
G
C
G
вс
п
R
в
D
R
ВС
х
ee
D
п
н
0,0266
н
DH
x
1023 410
0,08 0,4
0,14 0,05
214 35,2
0,0133
8. Определяем количество конденсата G, г/м
0,06
0,14
478,0
415,8
2
ч за период z, сут, по
мг/м2 ч;
мг/м2 ч.
ВС
и
DН
уравнению (6.16):
GGG z
CD
24 478,0 415,8 24 200 309,5
г/м2ч.
9. Так как зона конденсации захватывает два слоя: слой керамзитобетона
= 0,06 м и слой пенополистирола = 0,01 м, то проверку на допустимую
весовую влажность осуществляют для каждого из этих слоев по формуле
(6.19):
– для слоя керамзитобетона
,
b
GG
кер
з.кер
b
зк
309,5 265,3
0,06
г/м2ч;
0,07
– для слоя пенополистирола
b
GG
пен
з.пен
b
309,5 44, 2
зк
62
0,01
г/м2ч.
0,07
10. Находим повышение весовой влажности при конденсации водяных
паров в толще ограждения w
по выражению (6.15):
i
– для слоя керамзитобетона
по табл. 17 w
G
w
кер
wср 4,42 % 5 %, что соответствует норме;
кер
кер
ув ув()
CD
265,3
1000 0,06
4, 42 %
;
– для слоя пенополистирола
по табл. 6.2 w
44,2
w
пен
40 0,01
wср, т.е. 110,5 % 25 %, поэтому необходимо преду-
пен
110,5 %
;
смотреть меры по предупреждению накопления влаги в толще ограждения,
т.е. естественную и искусственную просушку ограждения в теплый период
за счет инфильтрации и вентиляции.
63
7. ВОЗДУШНЫЙ РЕЖИМ ЗДАНИЯ
R
P
Воздушный режим здания определяется тепловым режимом помещений. Инфильтрация наружного воздуха в холодный период приводит к дополнительным затратам тепла, а в теплый период – холода. Эксфильтрация
влажного внутреннего воздуха увлажняет и снижает теплозащитные качества ограждающих конструкций. Движение воздуха в здании и через наруж-
ные ограждения происходит в результате наличия перепада
давления р,
Па, на противоположных поверхностях ограждающих конструкций, возникающего за счет теплового и ветрового давлений. Проникновение воздуха
осуществляется через проемы, поры и неплотности в ограждениях. В связи
с этим при решении задач отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха необходимы проверочные расчеты принятых наружных ограждений на
воздухопроницаемость.
7.1. Расчет сопротивления воздухопроницанию
ограждающей конструкции (стены)
В целях экономии топливно-энергетических ресурсов наружные ограж-
дающие конструкции зданий должны иметь сопротивление воздухопроницанию
цанию
где G
, (м2чПа)/кг, не менее требуемого сопротивления воздухопрони-
и
тр
, (м2чПа)/кг, определяемого по формуле
R
и
тр
R
и
– нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструк-
н
2
ч), принимаемая по (табл. 7.1);
р –
ций, кг/(м
разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверх-
, (7.1)
G
н
ностях ограждающих конструкций, Па, определяемая по формуле
2
0,55 ( ) 0,03p Н
нв н
, (7.2)
здесь Н – высота здания (от поверхности земли до верха карниза), м;
v – максимальная из средних скоростей ветра по румбам за ян-
варь, м/с [2, табл. 1];
,
н
удельный вес соответственно наружного и внутреннего воз-
–
в
духа, Н/м
3
, определяемый по формуле
3463
, (7.3)
273 t
t –
температура воздуха: внутреннего (для определения
наружного (для определения
), равная средней температуре
н
наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 [2];.
64
в
),
Таблица 7.1
R
Значения нормативной воздухопроницаемости G
Ограждающие конструкции
Наружные стены, перекрытия и покрытия жилых, общественных,
административных и бытовых зданий и помещений
Наружные стены, перекрытия и покрытия производственных зданий
и помещений
Стыки между панелями наружных стен:
а) жилых зданий
б) производственных зданий
Входные двери в квартиры 1,5
н
Воздухопроницае-
мость Gн,
кг/(м2·ч),
не более
0,5
1,0
0,5
1,0
Окна и балконные двери жилых, общественных и бытовых зданий и
помещений
Окна производственных зданий с кондиционированием воздуха
Окна, двери и ворота производственных зданий 10,0
Зенитные фонари производственных зданий 0,5
6,0
8,0
Примечание. Воздухопроницаемость стыков между панелями наружных
стен жилых зданий должна быть не более 0,5 кг/(мч)
тр
Для сравнения с требуемым сопротивлением воздухопроницанию
2
(м
чПа)/кг, важно определить фактическое сопротивление воздухопрони-
цанию ограждающей конструкции
ф
иии и
где
RR R
,,,
ии и
12
сопротивление воздухопроницанию отдельных слоев
–
n
ограждающей конструкции, (м
После расчетов
ных значений. Если
R
R
тр
и
тр
и
и
ф
необходимо произвести сравнение получен-
R
и
ф
, то ограждающая конструкция удовлетворяет
R
и
ф
, (м2чПа)/кг, по выражению
R
и
RR R , (7.4)
12
n
2.ч.
Па)/кг, [4, прил. 9].
R
,
и
требованиям воздухопроницаемости, в другом случае потребуется предусмотреть меры по повышению воздухопроницаемости ограждений. Для
этого рекомендуется выбрать строительные материалы и конструкции с
бóльшим
тр
и более плотные слои ограждения располагать у наружной по-
R
и
верхности. В качестве таких слоев целесообразно принимать цементно-песчаную штукатурку, керамическую плитку, естественный облицовочный камень и т.п.
65
ПРИМЕР 7.1
R
R
R
Рассчитать сопротивление воздухопроницаемости многослойной
ограждающей конструкции
Исходные данные
1. Ограждающая конструкция девятиэтажного жилого здания, состоя-
щая из трех слоев (см. пример 6.2): керамзитобетона
= 0,120 м; слоя утеплителя из пенополистирола ут = 40 кг/м3, толщиной
1
= 0,05 м; керамзитобетона 2 = 1000 кг/м3; толщиной 3 = 0,08 м.
ут
2.
Район строительства – г. Пенза.
3.
Влажностный режим помещения – нормальный.
4.
Зона влажности – сухая.
5.
Условия эксплуатации – А.
6.
Высота этажа – 2,7 м.
= 1000 кг/м3, толщиной
1
Значения теплотехнических характеристик и коэффициентов в форму-
лах: t
G
хп(0,92)
= 0,5 кг/(м2.ч) [11, табл. 12];
н
табл. 7.2);
[11, прил.9
= – 27 С; tв = 20 С (см. табл. 3.5); v = 5,6 м/с [2, табл. 4];
= 8,2 (м2.ч.Па)/кг [11, табл. 9*] (см.
и
1
= 98 (м2.ч.Па)/кг [11, табл. 9*] (табл. 7.2);
и
ут
*
] (см. табл. 7.2).
= 8,2 (м2.ч.Па)/кг
и
2
Порядок расчета
1. Определяем разность давлений воздуха на наружной и внутренней по-
верхностях ограждающей конструкции р по формуле (7.2) и удельный вес
наружного воздуха
0,55 9 2,7 (14,2 11,9) 0,03 14,2 5,6 44,3 Па
и внутреннего воздуха в по формулам (7.3):
ext
2
0,55 ( ) 0,03
p Н
нв н
2
.
2. Вычисляем требуемое сопротивление воздухопроницанию ограждаю-
щей конструкции
тр
, по выражению (7.1):
R
и
44,3
P
тр
R
и
G
0,5
(м2.ч.Па)/кг.
88,6
3. Находим общее фактическое сопротивление воздухопроницанию
ф
наружного ограждения
ф
иии и
1 ут 2
по формуле (7.4):
R
и
6, 2 98,0 4, 2 108,4RRR R
м2.ч.Па/кг.
Таким образом, ограждающая конструкция отвечает требованиям воздухо-
ф
тр
проницаемости, т.к. выполняется условие
R
и
, т.е. 108,488,6 (м2.ч.Па)/кг.
R
и
66
Сопротивление воздухопроницанию материалов конструкции
R
, (м2.ч.Па)/кг
и
Материалы и конструкции
1 2 3
Бетон сплошной (без швов)
Газосиликат сплошной (без швов)
Известняк-ракушечник
Картон строительный (без швов)
Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементнопесчаном растворе толщиной в 1 кирпич и более
Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементнопесчаном растворе толщиной в полкирпича
Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементношлаковом растворе толщиной в 1 кирпич и более
Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементношлаковом растворе толщиной в полкирпича
Кладка кирпича керамического пустотного на цементнопесчаном 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
вчетверть
Обшивка из обрезных досок, соединенных в шпунт
Обшивка из досок двойная с прокладкой между обшивками строительной бумаги
Обшивка из фибролита или из древесно-волокнистых
бесцементных мягких плит с заделкой швов
Обшивка из фибролита или из древесно-волокнистых
бесцементных мягких плит без заделки швов
Обшивка из жестких древесно-волокнистых листов с заделкой швов
Обшивка из гипсовой сухой штукатурки с заделкой швов
Пенобетон автоклавный (без швов)
Пенобетон неавтоклавный
Пенополистирол
Пеностекло сплошное (без швов)
Плиты минераловатные жесткие
Рубероид
Таблица 7.2
Толщина
слоя, мм
100
140
500
1,3
250 и более
120
250 и более
120
–
400
400
6
–
20–25
20–25
50
15-70
15-70
10
10
100
100
50–100
120
50
1,5
Сопротивление
воздухопрони-
цанию Rи,
м2чПа/кг
19 620
21
6
64
18
2
9
1
2
13
1
196
20
0,1
1,5
98
2,5
0,5
3,3
20
1960
196
79
Воздухонепро-
ницаемо
2
Воздухонепро-
ницаемо
67
Окончание табл. 7.2
p
1 2 3
Толь
Фанера клееная (без швов)
Шлакобетон сплошной (без швов)
Штукатурка цементно-песчаным раствором по каменной
или кирпичной кладке
Штукатурка известковая по каменной или кирпичной
кладке
Штукатурка известково-гипсовая по дереву (по драни)
Керамзитобетон плотностью 900 кг/м3
То же, 1000 кг/м3
То же, 1100–1300 кг/м3
Шлакопемзобетон плотностью 1500 кг/м
3
1,5
3–4
100
15
15
20
250–400
250–400
250–400
250–400
490
2940
14
373
142
17
13–17
53–80
390–590
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 м2 чПа/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.
7.2. Расчет сопротивления воздухопроницанию
наружных ограждений – окон и балконных дверей
В практике строительства жилых зданий применяются различные кон-
струкции световых проемов.
Для учета санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к
ограждающим конструкциям, необходимо определить требуемое сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей
уравнению
2
3
, (7.5)
и
где G
р
= 10 Па –
0
– то же, что в уравнении (7.1);
н
р –
то же, что в уравнении (7.2);
разность давления воздуха, при котором определяется со-
противление воздухопроницанию R
В зависимости от значения
1
тр
R
Gp
н 0
выбирают тип конструкции окон и бал-
R
и
тр
и
конных дверей по ГОСТ на оконные блоки.
тр
, (м2.ч.Па)/кг, по
R
и
.
68
При этом должно выполняться условие R
тр
и
. Если Rи
R
и
тр
, то необ-
R
и
ходимо принять другую конструкцию окон и балконных дверей или предусмотреть дополнительные меры по увеличению сопротивления воздухопроницанию.
ПРИМЕР 7.2
Выбор конструкции и расчет сопротивления воздухопроницанию
окон и балконных дверей
Исходные данные
1. Девятиэтажное жилое здание.
Район строительства – г. Пенза.
2.
Высота этажа – 2,7 м.
3.
Значение теплотехнических характеристик и коэффициентов в фор-
4.
мулах: t
хп(0,92)
(см.табл.7.1);
р = 44,3 Па (см. пример 7.1); р
= –27 С; tв = 20 С (см. табл. 3.5); v = 5,6 м/с; Gн = 6 кг/(м2.ч)
= 14,2 Н/м3 (см. пример 7.1); в= 11,9 Н/м3 (см. пример 7.1);
н
= 10 Па (см. уравнение (7.5)).
0
Порядок расчета
1. Определяем требуемое сопротивление воздухопроницанию окон и
балконных дверей
R
Таким образом, по табл. 13 следует принять R
тр
по формуле (7.5):
R
и
2
3
p
610
1144,3
тр
и
Gp
н 0
2
3
(м2.ч.Па)/кг.
0,45
0
= 0,51 (м2.ч.Па)/кг двухка-
мерный стеклопакет из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 6 мм).
7.3. Расчет температуры поверхности и теплопередачи
через ограждения при наличии воздухопроницаемости
При фильтрации воздуха температурное поле и теплообмен на поверхности ограждений заметно изменяется. Происходит это в результате дополнительного переноса теплоты потоком воздуха, который проникает через
поры, капилляры и неплотности.
Для обеспечения комфортных условий важно учитывать изменение температуры на внутренних поверхностях ограждений при инфильтрации и
эксфильтрации воздуха.
69
В многослойных ограждениях перепады температуры по сечению про-
x
p
порциональны соответствующим термическим сопротивлениям. Дифференциальное уравнение температурного поля в стационарных условиях при
фильтрации воздуха имеет вид
2
dt dt
CG
dt dR
вн
. (7.6)
0
Откуда распределение температуры по сечению ограждения при филь-
н
трации воздуха
, С, можно записать как
в
н
ttt
вн вн
CGR
вн
e
CGR
вн
e
xi
1
,
ф
0
(7.7)
1
где t
–
в
температура внутреннего воздуха, С (см. табл.3.5);
– средняя температура холодной пятидневки с обеспеченностью –
t
н
0,92 С;
e – основание натурального логарифма равное 2,718;
термическое сопротивление теплопередаче ограждающей кон-
–
R
i
струкции, начиная от наружного воздуха до данного сечения в
2.
толще ограждения, (м
ф
R
0
C
G
здесь р –
то же, что в уравнении (6.3);
–
–
в
удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг
– количество воздуха, проникающего через наружное ограждение,
и
кг/(м
2.
ч):
то же, что в уравнении (7.2);
R
ф
и
то же, что в уравнении (7.4).
–
С)/Вт:
RR
xi
G
и
1
ф
0
ф
R
и
;
в
.
С);
, (7.8)
При эксфильтрации воздуха из помещения через ограждения значение
, кг/(м2.ч), в формуле (7.7) принимается со знаком минус.
G
и
Фильтрующийся воздух также оказывает влияние на коэффициент теп-
лопередачи ограждения. Значение коэффициента теплопередачи с учетом
инфильтрации воздуха k
где С
; Gи;
в
ф
– то же, что в уравнении (7.7).
R
0
, Вт/(м2.ч. С), определяется из уравнения
и
CGe
ви
k
и
CGR
вио
e
CGR
вио
ф
1
ф
, (7.9)
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]