Пример 3 Расчет на теплоустойчивость наружной стены здания (в теплый период года)

Определить, удовлетворяет ли требованиям в отношении теплоустойчивости ограждающая конструкция (рис. 6).

Исходные данные

1. Однослойная панель из шлакопемзобетона, (), офактуренная с обеих сторон слоями из цементно-песчаного раствора толщиной 20мм (рис.6). Толщина панели 250 мм.

2. Пункт строительства – г. Ташкент.

3. Влажностный режим помещения – нормальный.

Рис. 6. Разрез стеновой панели

₁ = 0,02 м; ₂ = 0,25 м; ₃ = 0,02 м;

Порядок расчета

1. Определяем тепловую инерцию D согласно п. 2.1.

Для расчета необходимо найти данные Для условий эксплуатации «А» по прил. 5:

λ₁ и λ₃ = 0,76 Вт/^оС;

λ ₂ = 0,63 Вт/^оС;

S₁ и S₃ = 9,60;

S₂ = 9,32.

Термические сопротивления R отдельных слоев панели определяем по формуле (4):

R_1,3 = - для фактурного слоя;

R₂ = - для шлакопемзобетона.

Тепловая инерция D каждого слоя и панели рассчитывается по формулам (10, 11)

D₁ = D₃ = 0,0263ּ9,60 = 0,25;

D₂ = 0,333ּ9,32 = 3,11

D = D₁ + D₂ + D₃ = 0,25 + 0,25 + 3,11 = 3,61

Поскольку D ≤ 4, требуется расчет панели на теплоустойчивость.

2. Определяем требуемую амплитуду колебаний внутренней поверхности ограждения согласно п.2.2:

t_ext = 26,9 ^оС [2]

= 2,5 – 0,1 (26,9 – 21) = 1,9 ^оС

3. Расчетную амплитуду колебаний температуры наружного воздуха определяем согласно п. 2.4:

ρ= 0,4, прил. 5 – штукатурка цементная кремовая;

= 23,7 ^оС [2];

J_max = 743 Вт/м² [2];

I_aν = 172 Вт/м² [2]

= 1,4 м/с [2];

α_e = 1,16ּ(5 + 10) = 19,5;

= 0,5ּ23,7 + 23,6^оС

4. Определяем величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха согласно п. 2,5, где: α_в = 8,7 (см. п. 1.1);Y₁, Y₂, Y₃ (см. п. 2.6);

Y₁ = 9,05, по формуле (17);

Y₂ = S₂ = 9,32, так какD ≥ 1;

Y₃ = 9,43, по формуле (18);

v = 0,9ּ

5. В соответствии с п. 2.3. определяем амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности панели (формула (13):

= 1,7^оС, что меньше = 1,9^оС.

Таким образом, амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции () меньше требуемой амплитуды (), что соответствует требованиям теплотехнических норм. При > выбирается другой вариант толщины конструкции панели или характера материала и проверяется расчетом.

Вывод. По результатам теплотехнического расчета принимается панель толщиной 250 мм.

4. Проверка ограждающей конструкции на

Возможность конденсации влаги внутри ее

(Расчет сопротивления паропроницанию

Ограждающей конструкции)

Увеличение влагосодержания материалов и ограждений в эксплуатируемых зданиях всегда сопровождается уменьшением теплозащитных свойств ограждения и преждевременным их разрушением.

В холодный период года температура воздуха в отапливаемом помещении значительно выше температуры наружного воздуха. При сравнимых значениях относительной влажности в помещении и снаружи теплый воздух всегда содержит большее количество водяного пара, чем холодный. В связи с этим парциальное давление (упругость) водяного пара в воздухе помещения (е_int) будет значительно выше парциального давления (упругости) водяного пара наружного воздуха (е_ext).

Разность этих давлений (е_int – е_ext) достигает для жилых и общественных зданий 12ּ10² - 13ּ10² Па, а в зданиях с повышенной температурой и влажностью воздуха еще больше.

Вследствие разности парциальных давлений водяного пара в воздушных средах, разделяемых ограждением возникает их диффузия из среды с большей упругостью в среду с меньшей.

Диффузию водяного пара через слои материала иногда называют паропроницанием материала, которое характеризуется коэффициентом паропроницаемости μ, мг/мּчּПа.

Влага в виде водяного пара, которая диффундирует через ограждение отапливаемых помещений, может конденсироваться в толще ограждения при неправильно выбранной его конструкции.

Поэтому, при проектировании зданий следует предусматривать конструктивное решение ограждения, предупреждающее образование конденсата в толще ограждения в период эксплуатации здания.

Для этого проводится проверка на возможность конденсации влаги в толще ограждения – расчет сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции (по СНиП), [1].

3.1. Сопротивление паропроницанию R_р, м²ּчּПа/мг, однослойной или отдельного слоя многослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле

R_р = (21)

где δ – толщина слоя ограждающей конструкции, м;

μ – расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждающей конструкции, мг/мּчּПа, принимаемый по прил. 4.

Сопротивление паропроницанию многослойной ограждающей конструкции (или ее части) равно сумме сопротивлений паропроницанию составляющих ее слоев:

(22)

П р и м е ч а н и е: Сопротивление паропроницанию воздушных прослоек в ограждающих конструкциях следует принимать равным нулю независимо от расположения и толщины этих прослоек.

3.2. Сопротивление паропроницанию , м²ּчּПа/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее наибольшего из следующих требуемых сопротивлений паропроницанию, (но, во всех случаях не более 5 м²ּчּПа/мг):

а) требуемого сопротивления паропроницанию ,м²ּчּПа/мг (из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации), определяемого по формуле

(23)

б) требуемого сопротивления паропроницанию ,м²ּчּПа/мг (из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха), определяемого по формуле

. (24)

В формулах (21) и (22):

е_int - упругость водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и влажности этого воздуха, определяемая по формуле

e_int = (φ_int / 100) · E_int, (25)

где E_int – парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре t_int, прил. 7;

φ_int – относительная влажность внутреннего воздуха, %, принимаемая для зданий различного назначения:

- для помещений жилых зданий, больничных учреждений, диспансеров, амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, школ, садов, яслей и детских домов – 55%;

- для помещений кухонь – 60%;

- для ванных комнат – 65%;

- для теплых подвалов и подполий с коммуникациями – 75%;

- для теплых чердаков жилых зданий – 55%;

- для помещений общественных зданий (кроме вышеуказанных) – 50%.

–сопротивление паропроницанию, м²ּчּПа/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации, определяемое в соответствии с п. 3.1;

е_ext – средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период, определяемая согласно [2];

z_о – продолжительность, сут, периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха согласно [2];

Е_о – парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации, определяемая при средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами;

- плотность материала увлажняемого слоя, кг/м³;

- толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м, принимаемая равной 2/3 толщины однородной (однослойной) стены или толщине теплоизоляционного слоя (утеплителя) многослойной ограждающей конструкции;

- предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя, %, за период влагонакопления z_о, принимаемое по табл. 7;

Е – упругость водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемая по формуле

Е = (26)

где Е_1, Е₂, Е₃ – упругости водяного пара, Па, принимаемые по температуре в плоскости возможной конденсации, определяемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов;

z₁, z₂, z₃ – продолжительность, мес, зимнего, весеннее-осеннего и летнего периодов, определяемая согласно [2] с учетом следующих условий:

а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5 ^оС;

б) к весеннее-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 до плюс 5 ^оС;

в) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами воздуха выше плюс 5 ^оС;

- определяется по формуле

=, (27)

где – средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами, определяемая согласно [2].

П р и м е ч а н и я:

1. Упругости Е_1, Е₂, Е₃ и Е_о для конструкций помещений с агрессивной средой следует принимать с учетом агрессивной среды.

2. При определении упругости Е₃ для летнего периода температуру в плоскости возможной конденсации во всех случаях следует принимать не ниже средней температуры наружного воздуха летнего периода, упругость водяного пара внутреннего воздуха е_в – не ниже средней упругости водяного пара наружного воздуха за этот период.

3. Плоскость возможной конденсации в однородной (однослойной) ограждающей конструкции располагается на расстоянии, равном 2/3 толщины конструкции от ее внутренней поверхности, а в многослойной конструкции совпадает с наружной поверхностью утеплителя.

3.3. Сопротивление паропроницанию R_п, м²ּчּПа/мг, чердачного перекрытия или части конструкции вентилируемого покрытия, расположенной между внутренней поверхностью покрытия и воздушной прослойкой, в зданиях со скатами кровли шириной до 24 м должно быть не менее требуемого сопротивления паропроницанию ,м²ּчּПа/мг, определяемого по формуле

0,0012 (е_int – е_ext.о),

где е_int , е_ext.о – то же, что в формулах (23), (24) и (27).

Таблица 9

Материал ограждающей конструкции

Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале , %

1. Кладка из глиняного кирпича и керамических блоков 2. Кладка из силикатного кирпича 3. Легкие бетоны на пористых заполнителях (керамзитобетон, шунгизитобетон, перлитобетон, пемзобетон и др.) 4. Ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон, газосиликат и др.) 5. Пеногазостекло 6. Фибролит цементный 7. Минераловатные плиты и маты 8. Пенополистирол и пенополиуретан 9. Теплоизоляционные засыпки из керамзита, шунгизита, шлака 10. Тяжелые бетоны, цементно-песчаный раствор 11. Фенольно-резальный пенопласт

1,5 2,0 5,0 6,0 1,5 7,5 3,0 25,0 3,0 2,0 50

3.4. Независимо от результатов расчета требуемые сопротивления паропроницанию и (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) во всех случаях должны приниматься не более 5м²ּчּПа/мг