Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физико-технические принципы проектирования и эксплуатации ограждающих конструкций гражданских зданий. Часть 1. Наружные стены. Учебное пособие.pdf
1.2. Коэффициенты теплоотдачи внутренней поверхности
н
Внутренняя поверхность ограждения
Коэффициент теплоот-
дачи αв, Вт/(м2·°С)
1. Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими ребрами при отношении высоты h
ребер к расстоянию а между гранями соседних
8,7
ребер h/a ≤ 0,3
2. Потолков с выступающими ребрами при
отношении h/а > 0,3
7,6
3. Окон 8,0
4. Зенитных фонарей 9,9
1.3. Нормируемый температурный перепад между температурой
внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности
Здания и помещения
ограждающей конструкции
Нормируемый температурный перепад
Δtн, °C, для
покрытий
и чердач-
ных пере-
стен
крытий
наружных
перекрытий
ад проездами,
подвалами и
подпольями
1. Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения,
4,0 3,0 2,0 tв – tр
школы, интернаты
2. Общественные, кроме ука-
занных в поз. 1, административные и бытовые, за исключе-
4,5 4,0 2,5 tв – tр
нием помещений с влажным
или мокрым режимом
3. Производственные с сухим и
нормальным режимами
4. Производственные и другие
помещения с влажным или
мокрым режимом
tв – tр,
более 7
но не
0,8(tв – tр),
но не
более 6
tв – tр 0,8(tв – tр) 2,5
2,5 tв – tр
не
норм.
5. Производственные здания
со значительными избытками
явной теплоты (более 23 Вт/м3) и
расчётной относительной
12 12 2,5 tв – tр
влажностью внутреннего
воздуха не более 50%
фонарей
зенитных
11
наружного воздуха в холодный период года, °С, принимаемая равной
средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 по СП 131.13330.2012 [21]; t
В таблице 1.3 используются следующие обозначения: t
что в формуле (1.2); t
температуре t
и относительной влажности внутреннего воздуха, при-
в
– температура точки росы, °С, при расчётной
р
– то же, что и в формуле (1.3).
в
– то же,
в
нимаемым согласно [11, 17] и нормам проектирования соответствующих зданий.
тр
R
Для промежуточных величин ГСОП значения
следует опре-
о
делять по формуле
тр
о
baR +⋅= ГСОП
, (1.5)
где ГСОП – см. формулу (1.3); a, b – коэффициенты, значения которых
следует принимать по данным табл. 1.1 для соответствующих групп зданий, за исключением графы 6, для группы зданий в поз. 1, где для интервала до 6000 °С·сут/год: а = 0,000075, b = 0,15; для интервала 6000…
8000 °С·сут/год: а = 0,00005, b = 0,3; для интервала 8000 °С·сут/год и
более: а =
0,000025; b = 0,5.
В тех случаях, когда наружная или внутренняя температура для
отдельных помещений отличается от принятых в расчёте градусосуток
отопительного периода, базовые значения требуемого сопротивления
теплопередаче ограждающих конструкций, разделяющих эти помещения, определяемые по табл. 1.1, умножаются на коэффициент n
, кото-
t
рый рассчитывается по формуле:
∗∗
tt
−
нв
, (1.6)
tt
−
нв
∗
∗
t
t
,
где
– температура внутреннего и наружного воздуха для данно-
в
н
го помещения, °С; t
n
=
t
, tн – то же, что в формулах (1.3) и (1.4).
в
Комплексное требование. Удельная теплозащитная характеристика здания должна быть не больше нормируемого значения
тр
kk ≤
об
. (1.7)
об
Удельная теплозащитная характеристика здания зависит от его
назначения, объёма и формы.
Нормируемое значение удельной теплозащитной характеристики
тр
здания,
k
, Вт/(м3 °С), следует принимать в зависимости от отапли-
об
ваемого объёма здания и градусо-суток отопительного периода района
строительства по табл. 1.4.
12
1.4. Нормируемые значения удельной теплозащитной
⋅
Отапливаемый объём
здания, V
от
, м3
характеристики здания
Значения
тр
k
об
, Вт/(м
3
°С), при значениях ГСОП,
°С сут/год
1000 3000 5000 8000 12 000
150 1,206 0,892 0,708 0,541 0,321
300 0,957 0,708 0,562 0,429 0,326
600 0,759 0,562 0,446 0,341 0,259
1200 0,606 0,449 0,356 0,272 0,207
2500 0,486 0,360 0,286 0,218 0,166
6000 0,391 0,289 0,229 0,175 0,133
15 000 0,327 0,242 0,192 0,146 0,111
50 000 0,277 0,205 0,162 0,124 0,094
200 000 0,269 0,182 0,145 0,111 0,084
Для величин отапливаемого объёма здания, превышающих
200000 м
ГСОП, значение
3
, а также для промежуточных значений объёма здания и
При расчёте
тр
k
можно определить по одной из формул:
об
⎧
⎪
⎪
тр
=
k
⎨
об
⎪
⎪
74,4
+⋅
10
+
16,0
V
от
⎩
тр
=k
об
ГСОП
тр
по формулам (1.8) и (1.9) следует принимать
k
об
1
3
61,0ГСОП00013,0
V
от
≤⋅
960
V
от
(1.8)
>
960
V
+⋅
61,0ГСОП00013,0
5,8
. (1.9)
от
большее значение.
Санитарно-гигиеническое требование. Температура на внутренних поверхностях ограждающих конструкций должна быть не ниже
минимально допустимых значений:
– температура внутренней поверхности ограждающей конструкции (за исключением вертикальных светопрозрачных конструкций, т.е.
с углом наклона к горизонту 45° и более) в зоне теплопроводных
включений, в углах и о
должна быть не ниже точки росы t
ной температуре наружного воздуха – t
конных откосах, а также зенитных фонарей
внутреннего воздуха при расчёт-
р
, °С, принимаемой в соответ-
н
ствии с пояснениями к формуле (2.4);
13
– минимальная температура внутренней поверхности остекления вертикальных светопрозрачных конструкций, т.е. с углом наклона
к горизонту 45
0
и более (кроме производственных зданий) должна
быть не ниже плюс 3 °С, для производственных зданий – не ниже 0 °С,
а непрозрачных элементов окон – не ниже температуры точки росы t
внутреннего воздуха помещения, при расчётной температуре наружного воздуха – t
, °С, принимаемой в соответствии с пояснениями к фор-
н
муле (1.4).
Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции
определяется по результатам расчёта температурных полей всех зон с
теплотехнической неоднородностью или по результатам испытаний в
климатической камере в аккредитованной лаборатории. Расчёт температурных полей ограждающих конструкций можно выполнять с помощью программного комплекса «Расчёт двухмерных температурных
по
лей элементов оболочки зданий» [20].
Относительную влажность внутреннего воздуха для определения
температуры точки росы t
следует принимать:
р
– для помещений жилых зданий, больничных учреждений, диспансеров, амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, общеобразовательных детских школ, детских садов, яслей, яслей-садов (комбинатов)
и детских домов – 55%;
– для кухонь – 60%;
– для ванных комнат – 65%;
– для теплых подвалов и подполий с коммуникациями – 75%;
– для теплых че
рдаков жилых зданий – 55%;
– для помещений общественных зданий – 50%.
1.2. ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
В районах со среднемесячной температурой наружного воздуха в
июле выше 21 °С расчётная амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций (наружных стен, перекрытий и покрытий) A
нения, образовательных учреждений, а также производственных зданий, в которых необходимо соблюдать или поддерживать оптимальные параметры микроклимата в рабочей зоне в тёплый период года, не
должна быть более нормируемой амплитуды колебаний температуры
внутренней поверхности ограждающей конструкции
ляемой по формуле
, °C, жилых зданий, учреждений здравоохра-
τ
тр
A
, °С, опреде-
τ
тр
τ
)21(1,05,2
−−=
tA
, (1.10)
н
р
14
где tн – средняя месячная температура наружного воздуха за июль, °С,
=
принимаемая по [21, табл. 5.1].
Также следует отметить, что расчёт на теплоустойчивость не
требуется, если суммарная тепловая инерция ограждающей конструкции D ≥ 4.
Тепловую инерцию D ограждающей конструкции следует определять как сумму значений тепловой инерции D
всех слоев много-
i
слойной конструкции, определяемых по формуле
sRD
, (1.11)
iii
– термическое сопротивление отдельных i-го слоя ограждающей
где R
i
конструкции, м
– толщина i-го слоя конструкции, м; λi – расчётный коэффициент
где δ
i
теплопроводности материала i-го слоя конструкции, Вт/(м
2
·°С/Вт, определяемое по формуле
δ
i
R
, (1.12)
=
i
λ
i
2
·°С), опре-
деляемый по [19, табл. Т.1].
При эксплуатации светопрозрачных конструкций (окон, световых
фонарей) в районах со среднемесячной температурой выше июля 21 °С
следует предусматривать солнцезащитные устройства.
Коэффициент теплопропускания солнцезащитного устройства
н
должен быть не более нормируемой величины
β
, установленной в
сз
табл. 1.5.
1.5. Нормируемые значения коэффициента теплопропускания
солнцезащитного устройства
Назначение здания
Коэффициент
теплопропускания
солнцезащитного
устройства
н
β
сз
1 Жилые здания, учреждения здравоохранения,
образовательные учреждения
0,2
2 Производственные здания, в которых должны
соблюдаться оптимальные нормы температуры и
относительной влажности воздуха в рабочей зоне
или по условиям технологии должны поддержи-
0,4
ваться постоянными температура или температура
и относительная влажность воздуха
15
1.3. ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМОСТЬ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
В процессе эксплуатации зданий на внутренней и наружной поверхности стен всегда создаётся разность давлений. В результате
через наружные ограждающие конструкции происходит фильтрация
воздуха. Воздухоизоляционные свойства строительных материалов
и конструкций характеризуются их сопротивлением воздухопроницанию.
Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций,
за исключением заполнений световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей), зданий и со
мируемого сопротивления воздухопроницанию
оружений
RR ≥
R должно быть не менее нор-
и
тр
R
, м2·ч·Па/кг
и
тр
. (1.13)
ии
Нормируемое значение сопротивления воздухопроницанию определяется по формуле:
тр
и
GpR Δ=
, (1.14)
н
где Δр – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па, определяемая по следующей формуле
2
03,0)(55,0 vHp γ+γ−γ=Δ
– нормируемая поперечная воздухопроницаемость ограждаю-
где G
н
щих конструкций, кг/(м
2
·ч), принимаемая по табл. 1.6.
; (1.15)
нвн
В формуле (1.15) Н – высота здания (от уровня пола первого этажа до верха вытяжной шахты), м; γ
наружного и внутреннего воздуха, Н/м
, γв – удельный вес соответственно
н
3
, определяемый по формуле
3463
=γ
, (1.16)
)273(
t+
где t – температура воздуха: внутреннего (для определения γ
) – при-
в
нимается согласно оптимальным параметрам по [11, 18]; наружного
(для определения γ
) – принимается равной средней температуре наи-
н
более холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по [21, табл. 3.1];
ν – максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь,
повторяемость которых составляет 16% и более, принимаемая по [21,
табл. 3.1].
16
1.6. Нормируемая поперечная воздухопроницаемость
Ограждающие конструкции
ограждающих конструкций
Воздухопроницаемость
Gн, кг/(м2·ч), не более
1. Наружные стены, перекрытия и покрытия
жилых, общественных, административных и
0,5
бытовых зданий и помещений
2. Наружные стены, перекрытия и покрытия
производственных зданий и помещений
1,0
3. Стыки между панелями наружных стен:
а) жилых зданий 0,5*
б) производственных зданий 1,0*
4. Входные двери в квартиры 1,5
5. Входные двери в жилые, общественные и бытовые здания
7,0
6. Окна и балконные двери жилых, обществен-
ных и бытовых зданий и помещений в деревянных переплетах; окна и фонари производствен-
6,0
ных зданий с кондиционированием воздуха
7. Окна и балконные двери жилых, общественных и бытовых зданий и помещений в пластмас-
5,0
совых или алюминиевых переплетах
8. Окна, двери и ворота производственных зданий
8,0
9. Фонари производственных зданий 10,0
*
В кг/(м·ч).
Сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей
жилых и общественных зданий, а также окон и фонарей производственных зданий
ния воздухопроницанию
R должно быть не менее нормируемого сопротивле-
и
тр
R
, м2·ч/кг, определяемого по формуле
и
тр
()()
1 ppGR ΔΔ=
и
2
3
, (1.17)
0н
где Gн и Δр – то же, что и в формуле (1.14); Δр0 = 10 Па – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях светопрозрач-
17
ных ограждающих конструкций, при которой экспериментально определяется сопротивление воздухопроницанию данных конструкций
тр
RR <
В случае
необходимо заменить или изменить ограж-
ии
R .
и
дающую конструкцию до обеспечения требуемого условия.
Согласно СП 50.13330.2012 [19, п. 7.8] для обеспечения нормируемого воздухообмена при оборудовании помещений только вытяжной вентиляцией в наружных ограждениях (стенах, окнах) следует
предусматривать регулируемые приточные устройства (гигрорегулируемые приточные устройства, вентиляционные клапаны различной
конструкции).
1.4. ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕУВЛАЖНЕНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
Один из важных и сложных вопросов работы ограждающих конструкций зданий является их влажностный режим, определяемый условиями паропроницания слоёв конструкций. Проблема влагопереноса – наиболее сложная часть строительной теплофизики, влияние влажностного
состояния конструкции на её эксплуатационные свойства значительно.
Защита от переувлажнения ограждающих конструкций обеспечивается путём проектирования ограждающих конструкций с сопротивлением пар
опроницанию внутренних слоёв не менее требуемого значения, определяемого расчётом одномерного влагопереноса (осуществляемому по механизму паропроницаемости).
Сопротивление паропроницанию Rп, м2⋅ч⋅Па/мг, ограждающей
конструкции в пределах от внутренней поверхности до плоскости максимального увлажнения должно быть не менее наибольшего из следующих требуемых сопротивлений паропроницанию:
тр
− требуемого сопротивления паропроницанию
R
, м2·ч·Па/мг
1п
(из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации), определяемого по формуле
)(
REe
тр
R
1п
− требуемого сопротивления паропроницанию
−
=
н.пв
; (1.18)
eE
−
н
тр
R
, м2·ч·Па/мг
2п
(из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период
с отрицательными средними месячными температурами наружного
воздуха), определяемого по формуле
−
Eez
)(0024,0
0в0
. (1.19)
η+Δδρ
18
тр
=
R
2п
w
ww
В формулах (1.17) и (1.18) ев – парциальное давление водяного
(
(
++=
пара внутреннего воздуха, Па, при расчётных температуре и относительной влажности воздуха в помещении, определяемое по формуле
)
100/ Ee ϕ= , (1.20)
ввв
где Eв – парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при
температуре внутреннего воздуха помещения t
, рассчитывается по
в
формуле
5330
⎛
E
i
11
exp1084,1
−⋅=
⎜
273
⎝
⎞
; (1.21)
⎟
t
+
⎠
i
ϕв – относительная влажность внутреннего воздуха, %, принимаемая
для различных зданий в соответствии с [11, 17, 18]; e
– среднее пар-
н
циальное давление водяного пара наружного воздуха за годовой период, Па, определяемое в соответствии с СП 131.13330.2012 [21, табл. 7.1];
– продолжительность периода влагонакопления, сут., принимаемая
z
0
равной периоду с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха по СП 131.13330.2012 [21, табл. 5.1]; ρ
ность материала увлажняемого слоя, кг/м
СП 50.13330.2012 [19, табл. Т.1]; δ
3
, принимаемая равной ρ0 по
– толщина увлажняемого слоя
w
– плот-
w
ограждающей конструкции, м, принимаемая равной 2/3 толщины однородной (однослойной) стены или толщине слоя многослойной ограждающей конструкции, в котором располагается плоскость максимального увлажнения; Δw – предельно допустимое приращение влажности в материале увлажняемого слоя, % по массе, за период влагонакопления z
, принимаемое по табл. 1.7.
0
Величина Е
– парциальное давление насыщенного водяного пара
0
в плоскости максимального увлажнения, Па, определяемое по формуле
(1.20) при средней температуре наружного воздуха периода влагонакопления z
; Е – парциальное давление насыщенного водяного пара в
0
плоскости максимального увлажнения за годовой период эксплуатации, Па, определяемое по формуле
)
12/
zEzEzEE
, (1.22)
332211
где Е1, Е2, Е3 – парциальные давления насыщенного водяного пара в
плоскости максимального увлажнения, соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов, Па, определяемые по формуле
(1.20) при средней температуре наружного воздуха соответствующего
периода; z
, z2, z3 – продолжительность зимнего, весенне-осеннего и
1
летнего периодов года, мес., определяемая по [СП131, табл. 5.1] с учётом следующих условий:
– к зимнему периоду (Е
) относятся месяцы со средними темпе-
1
ратурами наружного воздуха ниже –5 °С;
19
1.7. Значения предельно допустимого приращения влажности
(
)
−
Материал ограждающей конструкции
в материале
1. Кладка из глиняного кирпича и керамических
блоков
Δw
Предельно допустимое
приращение
влажности в материале
Δw, % по массе
1,5
2. Кладка из силикатного кирпича 2,0
3. Легкие бетоны на пористых заполнителях
(керамзитобетон, шунгизитобетон, перлитобе-
5
тон, шлакопемзобетон)
4. Ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон,
газосиликат и др.)
6
5. Пеногазостекло 1,5
6. Фибролит и арболит цементные 7,5
7. Минераловатные плиты и маты 3
8. Пенополистирол и пенополиуретан 25
9. Фенольно-резольный пенопласт 50
10. Теплоизоляционные засыпки из керамзита,
шунгизита, шлака
3
11. Тяжёлый бетон, цементно-песчаный раствор 2
– к весенне-осеннему периоду (Е2) относятся месяцы со средни-
ми температурами наружного воздуха от –5 °С до +5 °С;
– к летнему периоду (Е
ратурами воздуха выше +5 °С.
Коэффициент η определяется по формуле
=η
e
где
– среднее парциальное давление водяного пара наружного
отрн,
воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами, Па, определяемыми по [21, табл. 7.1];
2
паропроницанию, м
20
·ч·Па/мг, части ограждающей конструкции, распо-
) относятся месяцы со средними темпе-
3
0024,0
R
zeE
0отрн,0
нп,
, (1.23)
R
– сопротивление
нп,