Теоретические основы теплотехнического расчета ограждающих конструкций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ



Содержание

Введение

1. Исходные данные и расчетные параметры внутреннего и наружного воздуха

2. Расчет толщины утепляющего слоя однородной однослойной и многослойной ограждающей конструкции

2.1 Расчет толщины утепляющего слоя неоднородной однослойной и многослойной ограждающей конструкции

3. Проверка внутренней поверхности наружных ограждений на возможность конденсации влаги

3.1 Расчет сопротивления воздухопроницанию ограждающей конструкции

3.2 Примеры расчета

4. Расчет толщины утепляющего слоя панельной стены с жесткими связями

4.1 Расчет толщины утепляющего слоя панельной стены с гибкими связями

Литература

Приложения



Введение

Известно, что при взаимодействии человека с окружающей средой происходит теплообмен, в результате которого поверхность тела может поглощать теплоту или отдавать ее в окружающую среду. Так, в спокойном состоянии взрослый человек отдает 120 Вт, при легкой работе до 250 Вт, при тяжелой - до 500 Вт. Если выбранная телом теплота равна отдаваемой, то человек чувствует себя хорошо, не ощущает влияния окружающей среды. Такое его состояние называется комфортным, а внутренние условия помещения оптимальными, или комфортными.

Процесс теплообмена тела человека с окружающей средой происходит на основе общих теплофизических законов путем конвективного теплообмена, испарения и через дыхание.

При комфортных условиях теплоотдача, т.е. конвективный теплообмен, составляет 14-30 % от общей величины теплообмена и зависит от разности температуры тела человека и внутреннего воздуха, а также от подвижности воздуха в помещении. В жилых помещениях для обеспечения комфортных условий, т.е. теплообмена конвекцией в указанных пределах (до 30%), должна поддерживаться температура от 18 до 28 оС и подвижность воздуха в пределах от 0,1 до 0,3 м/с.

Теплообмен излучением, т.е. лучистый теплообмен, являющийся доминирующим и колеблющийся при оптимальных условиях в пределах от 44-65 % от общей величины теплообмена, определяется разностью температуры внутренних поверхностей помещения и поверхности тела человека и зависит от расположения и размеров нагретых поверхностей.

Теплоотдача через испарение влаги с поверхности тела человека, обусловленная разностью парциального давления водяных паров на поверхности кожи и в воздухе, при оптимальных условиях составляет 20-30% от общей величины теплопотерь тела человека; наиболее оптимальной считается 35-40 % при температуре внутреннего воздуха 18-20 оС.

Для ощущения полного теплового комфорта необходимо, чтобы тепловой режим в помещении обеспечивал указанные выше соотношения отдельных видов теплообмена между человеком и окружающей средой. Нарушение этих соотношений или глубокое их перераспределение приводит к резкому изменению физиологических процессов в организме человека и вызывает дискомфорт.

Исходя из технико-экономической целесообразности, комфортные условия должны поддерживаться не во всем объеме помещения, а лишь в местах преимущественной деятельности человека и постоянного его пребывания, т.е. в рабочей зоне высотой 2 м от пола. За расчетное значение принимают температуру воздуха на высоте 1,5 м от пола и на расстоянии 1 м от наружной стены.

Расчетные значения определяют назначением помещений: в жилых помещениях , при температуре наружного воздуха (холодной пятидневки) ниже ; на лестничной клетке ; в кухне ; в помещениях детских и больничных учреждений ; в служебных помещениях .



1. Исходные данные и расчетные параметры внутреннего и наружного воздуха

В качестве исходных данных для выполнения теплотехнического расчета, определения теплозащитных свойств ограждающих конструкций принимаются термодинамические параметры внутреннего и наружного воздуха, и теплофизические характеристики строительных материалов ограждений.

Район строительства характеризуется расчетными параметрами наружного воздуха для холодного и теплого периодов года, которые представлены в [4, табл. 1], (см. приложение 4).

В холодный период () в качестве исходных данных принимают: расчетную зимнюю температуру наружного воздуха наиболее холодной пятидневки , , с обеспеченностью 0,92; среднюю температуру отопительного периода , ; продолжительность отопительного периода ,сут.; максимальную среднюю скорость ветра за январь , ; относительную влажность наружного воздуха , %.

При выполнении теплотехнического расчета ограждений важно учитывать назначения и условия эксплуатации помещения, которые определяются температурой оС, и относительной влажностью , , внутреннего воздуха, значения, которых регламентируются санитарными нормами, строительными нормами и правилами, а также ГОСТ 30494, табл. 1. и табл. 2

Известно, что строительные материалы являются капиллярно-пористыми телами и интенсивно поглощают влагу из окружающей среды. Следовательно, теплофизические характеристики материалов при расчетах строительных ограждений (расчетные коэффициенты теплопроводности , , и теплоусвоения , , следует принимать c учетом зоны влажности и влажного режима помещения. Зона влажности района застройки может быть сухая, нормальная и влажная и определяется по схематической карте территории РФ [5, приложение В], (см. приложение 1). Влажностный режим помещения бывает сухой, нормальный, влажный и мокрый. Для холодного периода в жилых зданиях принимается режим нормальный, для других помещений он выбирается в зависимости от , %, [5, табл. 1], (см. табл. 3).

Таблица 1 Оптимальная температура и допустимая относительная влажность воздуха внутри здания для холодного периода

Наименование помещения	Температура внутреннего воздуха , оС	Относительная влажность внутреннего воздуха , %
1. Жилые, школьные и другие общественные здания (кроме приведенных в 2 и 3)	20*+2	55+5
Поликлиники и лечебные учреждения	21+1	55+5
3. Детские дошкольные учреждения	22+1	55+5
Примечание - *21 оС в районах с расчетной температурной наиболее холодной пятидневки минус 31 оС и ниже.

Таблица 2 Допустимые температура и относительная влажность воздуха внутри здания для теплого периода года

Наименование помещения	Температура внутреннего воздуха , оС	Относительная влажность внутреннего воздуха , %
1. Жилые, школьные и другие общественные здания (кроме приведенных в 2 и 3)	24±2	60±5
Поликлиники и лечебные учреждения	24±2	60±5
3. Детские дошкольные учреждения	24±2	60±5



Таблица 3 Влажностный режим помещения

Режим	Влажность внутреннего воздуха, %, при температуре
	До 12 оС	Св. 12 до 24 оС	Св. 24 оС
Сухой	До 60	До 50	До 40
Нормальный	Св. 60 до75	Св. 50 до 60	Св. 40 до 50
Влажный	Св.75	60-75	50-60
Мокрый	-	Св.75	Св. 60

С учетом зоны влажности и влажного режима помещения выбирают условия эксплуатации (А или Б) для ограждающих конструкций по [5, табл. 2], (см. табл. 4).

Таблица 4 Условия эксплуатации ограждающих конструкций

Влажностный режим помещения (по табл. 3)	Условия эксплуатации А или Б в зонах влажности
	сухой	нормальной	влажной
Сухой	А	А	Б
Нормальный	А	Б	Б
Влажный или мокрый	Б	Б	Б

Исходя из условий эксплуатации А и Б для материалов ограждающих конструкций значения коэффициентов теплопроводимости и теплоусвоения выбираются по[6, приложение Д], (см. приложение 2).



2. Расчет толщины утепляющего слоя однородной однослойной и многослойной ограждающей конструкции

В простейшем виде ограждающая конструкция здания по своей расчетной схеме представляет плоскую конструкцию (стенку, плиту), ограниченную параллельными поверхностями. Она разделяет воздушные среды с различными температурами.

Ограждающая конструкция называется однородной, если она выполнена из одного материала, и сплошной, если состоит из нескольких материалов, слои которых расположены параллельно внешним поверхностям ограждения.

Через плоскую и достаточно протяженную ограждающую конструкцию поток тепла проходит перпендикулярно к ее поверхности. При установившемся тепловом потоке, возникающем при постоянных значениях температур воздуха, прилегающего к теплым и холодным поверхностям однородного ограждения, количество тепла , проходящего через него, может быть определено на основании закона Фурье:

,

где и - температуры на теплой и холодной поверхностях ограждения, ;

- коэффициент теплопроводности материала, ;

- толщина ограждения, м;

- площадь ограждения, ;

- время передачи тепла, час (секунда).

Из равенства (1) получим:



л,

Если толщину ограждения, его площадь, время теплопередачи и разность температур принять равным единице, то , т.е. коэффициент теплопроводности представляет количество тепла в или , которое проходит в единицу времени через 1 м2 однородного ограждения толщиной 1 м при разности температур на поверхностях 1.

Коэффициент теплопроводности - одна из основных теплофизических характеристик строительных материалов.

Цель теплофизического расчета ограждающих конструкций - придание им необходимых теплозащитных качеств, в связи с этим отношение коэффициента теплопроводности к толщине ограждения заменяется обратной величиной , которая называется термическим сопротивлением однородного ограждения или отдельного конструктивного слоя, входящего в состав сплошной конструкции, и обозначается .

Термическое сопротивление , , слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однородной (однослойной) ограждающей конструкции (рис. 1) следует определять по формуле:

,

где - толщина слоя, ;

- расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя , принимаемый по [6, приложение Д], (см. приложение 2).



Рис. 1. Ограждающая конструкция:

Термическое сопротивление сплошной конструкции равно сумме термических сопротивлений всех слоев:

где - толщина слоев, м;

- коэффициенты теплопроводности материалов слоев, .

Термическое сопротивление однородной конструкции при наличии воздушной прослойки следует определить по формуле:

,

где - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, , определяемые по формуле (3);

- термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, принимаемое по [6, табл. 7] (см. приложение 3).

При определении слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом и наружной поверхностью ограждающей конструкции, не учитываются.

Методика выполнения теплотехнического расчета однослойной и многослойной ограждающей конструкции предусматривает определение толщины слоя утеплителя , м.

Приведенное сопротивление теплопередаче, , , ограждающих конструкций следует принимать не менее нормируемых значений , , определяемых по [5, табл. 4], (см. табл. 5) в зависимости от градусо-суток отопительного периода района строительства , .

Градусо-сутки отопительного периода , , следует определять по формуле:

,

где - продолжительность отопительного периода по [4, табл. 1], (см. приложение 4);

- средняя температура отопительного периода, , по [4, табл. 1], (см. приложение 4).

Таблица 5 Нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Здания и сооружения	Градусо-сутки отопительного периода, ?C ? сут	Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций не менее R, м2· ?C / Вт
		Стен	Покрытий и перекрытий над проездами	Перекрытий чердачных, над холодными подпольями и подвалами	Окон и балконных дверей	Фонарей
1	2	3	4	5	6	7
Жилые, лечебно - профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития	2000 4000 6000 8000 10000 12000	2,1 2,8 3,5 4,2 4,9 5,6	3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2	2,8 3,7 4,6 5,5 6,4 7,3	0,30 0,45 0,60 0,70 0,75 0,80	0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55
a	-	0,00035	0,0005	0,00045	-	0,000025
b	-	1,4	2,2	1,9	-	0,25
Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые, за исключением помещений с влажным или мокрым режимом	2000 4000 6000 8000 10000 12000	1,6 2,4 3,0 3,6 4,2 4,8	2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4	2,0 2,7 3,4 4,1 4,8 5,5	0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80	0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55
a	-	0,0003	0,0004	0,00035	0,00005	0,000025
b	-	1,2	1,6	1,3	0,2	0,25
Производственные с сухим и нормальным режимами	2000 4000 6000 8000 10000 12000	1,4 1,8 2,2 2,6 3,0 3,4	2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5	1,4 1,8 2,2 2,6 3,0 3,4	0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50	0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45
a	-	0,0002	0,00025	0,0002	0,000025	0,000025
b	-	1,0	1,5	1,0	0,2	0,15
Примечания: 1. Значение для величины отличающихся от табличных, следует определять по формуле: , (6) где - градусо-сутки отопительного периода, ?C ? Сут, для конкретного пункта; a и b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий, за исключением графы 6 для группы зданий в поз. 1, где для интервала до 6000 ?С ? сут: =0,000075, =0,15; для интервала 6000 - 8000 ?С ? сут: =0,00005, =0,3; для интервала 8000 ?С ? сут и более: =0,000025, =0,5. Нормируемое приведенное сопротивление теплопередаче глухой части балконных дверей должно быть не менее чем в 1,5 раза выше нормируемого сопротивления теплопередаче светопрозрачной части этих конструкций. 3. Нормируемое приведенное сопротивление теплопередаче чердачных и цокольных перекрытий, отделяющих помещения здания от неотапливаемых пространств с температурой , следует уменьшать умножением величин, указанных в графе 5, на коэффициент , определяемый по примечанию к таблице 6. При этом расчетную температуру воздуха в теплом чердаке, теплом подвале и остекленной лоджии и балконе следует определять на основе расчета теплового баланса. 4. Допускается в отдельных случаях, связанных с конкретными конструктивными решениями заполнений оконных и других проемов, применять конструкции окон, балконных дверей и фонарей с приведенным сопротивлением теплопередаче на 5 % ниже установленного в таблице. 5. Для группы зданий в поз. 1 нормируемые значения сопротивления теплопередаче перекрытий над лестничной клеткой и теплым чердаком, а также над проездами, если перекрытия являются полом технического этажа, следует принимать как для группы зданий в поз.

Для производственных зданий с избытками явной теплоты более 23 и зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной), а также зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12 и ниже приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных) , , следует принимать не менее значений, определяемых по формулам:

,

где - расчетная температура внутреннего воздуха, , принимаемая по нормам проектирования соответствующих зданий (см. табл. 1 и );

- расчетная зимняя температура, , равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 [4, табл. 1], (см. приложение 4);

- коэффициент, принимаемый в зависимости от наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по [5, табл. 6], (см. табл. 6);

- нормативный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, , по [5, табл. 5], (см. табл. 7);

- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, , по [5, табл. 7], (см. табл. 8).

Таблица 6 Коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху

Ограждающие конструкции	Коэффициент
1	2
Наружные стены и покрытия (в том числе вентилируемые наружным воздухом), перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов) и над проездами; перекрытия над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне.	1
Перекрытия над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытия чердачные (с кровлей из рулонных материалов); перекрытия над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне.	0,9
Перекрытия над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах.	0,75
Перекрытия над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенные выше уровня земли.	0,6
Перекрытия над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенные ниже уровня земли.	0,4
Примечание - Для чердачных перекрытий теплых чердаков и цокольных перекрытий над подвалами с температурой воздуха в них коэффициент следует определять по формуле:

Таблица 7 Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха.

Здания и помещения	Нормируемый температурный перепад Дtn, ?С для
	Наружных стен	Покрытий и чердачных перекрытий	Перекрытий над проездами, подвалами и подпольями	Зенитных фонарей
1	2	3	4	5
1. Жилые, лечебно - профилактические и детские учреждения, школы, интернаты.	4,0	3,0	2,0
Общественные, кроме указанных в п.1, административные и бытовые, за исключением помещений с влажным или мокрым режимом.	4,5	4,0	2,5
3. Производственные с сухим и нормальным режимом.	, но не более 7	0,8, но не более 6	2,5
4. Производственные и другие помещения с влажным или мокрым режимом.		0,8	2,5	-
5. Производственные здания со значительными убытками явного тепла (более 23)	12	12	2,5
Примечание - Для зданий картофеле- и овощехранилищ нормируемый температурный перепад для наружных стен, покрытий и чердачных перекрытий следует принимать по СНиП 11.02

Таблица 8 Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции

Внутренняя поверхность ограждающей конструкции	Коэффициент теплоотдачи , Вт / (м2·?C)
1. Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими ребрами при отношении высоты ребер к расстоянию между гранями соседних ребер	8,7
Полов с выступающими ребрами при отношении	7,6
3. Зенитных фонарей	9,9
4. Окон	8,0
Примечание: Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций животноводческих и птицеводческих зданий следует принимать в соответствии с СНиП 10.03

Сопротивление теплопередачи, , , однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями или ограждающей конструкции в удалении от теплотехнических неоднородностей не менее чем на две толщины ограждающей конструкции следует определять по формуле:

где - то же, что в формуле (4) и (5);

- коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждения, Вт / (м ? ?C), принимаемый по [6, табл. 8], (см. табл. 9).

Приравнивая правую часть уравнения (10) к величине получают выражение для определения предварительной толщины слоя утеплителя м , из условия :

Таблица 9 Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности для условий холодного периода

Наружная поверхность ограждающих конструкций	Коэффициент теплоотдачи для зимних условий , Вт / (м2 ? ?C)
1	2
1. Наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами и над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне	23
2. Перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытий над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне	17
3. Перекрытий чердачных и над не отапливаемыми подвалами со световыми со световыми проемами в стенах, а также наружных стен с воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом	12
4. Перекрытия над не отапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенных выше уровня земли, и над не отапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли	6

Вычисленное значение д должно быть скорректировано в соответствии с требованиями унификации конструкций ограждений.

Толщина наружных стен из кирпичной кладки может приниматься 0,38; 0,51; 0,64; 0,77 м, а наружных стеновых панелей - 0,20; 0,25; 0,30; 0,35; 0,40 м.

После выбора общей толщины конструкции д0, м, и толщины утеплителя д, м, уточняем фактическое общее сопротивление теплопередаче R, (м2·?C)/Вт, для всех слоев ограждения по формуле

,

и проверяем условие

Если условие (13) не выполняется, то расчет производится при замене строительного материала на материал с меньшим коэффициентом теплопроводности л, Вт / (м2 ? ?C).

2.1 Расчет толщины утепляющего слоя неоднородной однослойной и многослойной ограждающей конструкции

При установившихся условиях теплопередачи через плоскую теплофизически однородную ограждающую конструкцию передачи тепла с одного участка ограждения на другой (соседний) не происходит и температура в ограждении изменяется только в одном направлении.

Реальные ограждающие конструкции здания часто неоднородны в теплофизическом отношении, поскольку имеют углы, проемы и стыки различных элементов. Распределение температур на таких неоднородных участках более сложно, т.к. возможна передача тепла от одного сечения конструкции к другим соседним сечениям. В результате тепло распространяется в двух направлениях. В связи с этим в углах стен, около проемов и стыков одномерное распределение температуры.

Понижение температур на внутренней поверхности ограждающих конструкций имеет место также на участках, выполненных из более теплопроводных материалов. Оно допускается только в помещениях с нормальной влажностью (не более чем на 1-20) во избежание конденсации влаги на переохлажденных участках ограждения.

Для конструкций, отдельные участки которых состоят из материалов или элементов, обладающих более низкими теплофизическими свойствами, расчет по формуле (10) может дать результат, сильно отличающейся от действительного значения R0 для неоднородной конструкции. Приближенный теплофизический расчет неоднородных ограждающих конструкций состоит в определении средней величины термических сопротивлений отдельных участков ограждения. Поскольку в неоднородной конструкции основное направление потока тепла (от внутренней поверхности ограждения к наружной) искривляется (из-за различной теплопроводности отдельных элементов), теплофизический расчет приходится выполнять два раза, рассматривая конструкцию: 1) в направлении, параллельном основному потоку тепла, и 2) в направлении, перпендикулярном к этому потоку.

Для первого расчета ограждающая конструкция мысленно разрезается плоскостями, параллельными потоку тепла, на отдельные участки с разными теплофизическими свойствами. В конструкции (см. рис. 3) это будут участки I, II, III с площадями на поверхности FI, FII, FIII и термическими сопротивлениями RI, RII, RIII.

Термическое сопротивление каждого участка находится по формуле (3)

Среднее значение термического сопротивления по первому расчету, т.е. в направлении параллельному потоку тепла, будет:

Для второго расчета ограждающая конструкция плоскостями, перпендикулярными к потоку тепла, разрезается на отдельные слои. В результате расчетная схема ограждения становится подобной слоистой конструкции. При этом отдельные слои могут быть однородными или неоднородными. На рис. 3 эти слои обозначены цифрами 1, 2, 3.

Термическое сопротивление однородных слоев 1 и 3 определяется как а для вычисления термического сопротивления неоднородных слоев (слоя 2) предварительно определяется средняя величина коэффициента теплопроводности ан по формуле:

Термическое сопротивление слоя, выполненного из различных материалов определяют как



Термическое сопротивление ограждающей конструкции по второму расчету, т.е. в направлении, перпендикулярном к потоку тепла, будет:

обычно превышает действительную величину термического сопротивления, а получается меньше этой величины; расчетное значение приведенного термического сопротивления ограждающая конструкция приближенно устанавливается как средняя величина между результатами первого и второго расчетов:

Если величина превышает величину более чем на 25 % или ограждающая конструкция не является плоской (имеет выступы на поверхности), то приведенное термическое сопротивление такой конструкции следует определять на основании расчета температурного поля.

По результатам расчета температурного поля при и определяются средние температуры внутренней , 0С и наружной , 0С поверхностей ограждающей конструкции и вычисляется величина теплового потока , Вт/м2 по формуле:

где - то же, что и формуле (8);

- то же, что и формуле (10).

Приведенное термическое сопротивление конструкций определяется по формуле:

Температуру внутренней поверхности 0С, ограждающей конструкции (без теплопроводного включения) следует определять по формуле:

Температуру внутренней поверхности , ограждающей конструкции (по теплопроводному включению) необходимо принимать на основании расчета температурного поля конструкции.

Для теплопроводных включений, приведенных в [6, приложение Н], (см. приложение 6) температуру , допускается определять:

- для неметаллических теплопроводных включений - по формуле:

,

- для металлических теплопроводных включений - по формуле:

,

где - то же, что и формуле (8);

- сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, , соответственно в местах теплопроводных включений и вне этих мест, определяемые по формуле (10);

- коэффициенты, принимаемые по [6, табл. 9 и 10], (см. табл. 11 и 11) в зависимости от схемы теплопроводного включения по [6, приложение Н], (см. приложению 6).

Температуру наружной поверхности , ограждающей конструкции определяют по формуле:

,

где - термическое сопротивление всей ограждающей конструк- ции, , определяемое по формуле (4) и (5).

Таблица 10 Значения коэффициента

Схема теплопроводного включения по приложению 6	Коэффициент при
	0,1	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,5	2,0
1	2	3	4	5	6	7	8	9
I	0,52	0,65	0,79	0,86	0,90	0,93	0,95	0,98
IIa	При
	0,5	0,30	0,46	0,68	0,79	0,86	0,91	0,97	1,00
	1,0	0,24	0,38	0,56	0,69	0,77	0,83	0,93	1,00
	2,0	0,19	0,31	0,48	0,59	0,67	0,73	0,85	0,94
	5,0	0,16	0,28	0,42	0,51	0,58	0,64	0,76	0,84
III	При
	0,25	3,60	3,26	2,72	2,30	1,97	1,71	1,47	1,38
	0,50	2,34	2,26	1,97	1,76	1,62	1,48	1,31	1,22
	0,75	1,84	1,52	1,40	1,28	1,21	1,17	1,11	1,09
	При
	0,25	0,16	0,28	0,45	0,57	0,66	0,74	0,87	0,95
	0,50	0,23	0,39	0,57	0,60	0,77	0,83	0,91	0,95
	0,75	0,29	0,47	0,67	0,78	0,84	0,88	0,93	0,95
Примечания: 1 Для промежуточных значений коэффициент следует определять интерполяцией. При > 0 следует принимать =1. 3. Для параллельных теплопроводных включений типа IIа табличное значение коэффициента следует принимать с поправочным множителем 1+е-5L (где L- расстояние между включениями, м).

Таблица 11 Значения коэффициента

Схема теплопроводного включения по приложению 6	Коэффициент при
	0,25	0,5	1,0	2,0	5,0	10,0	20,0	50,0	150,0
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
I	0,105	0,160	0,227	0,303	0,387	0,430	0,456	0,485	0,503
II б	-	-	-	0,156	0,206	0,257	0,307	0,369	0,436
III	При 0,25 0,50 0,75	0,061 0,084 0,106	0,075 0,112 0,142	0,085 0,140 0,189	0,091 0,160 0,227	0,096 0,178 0,267	0,100 0,184 0,278	0,101 0,186 0,291	0,101 0,187 0,292	0,102 0,188 0,293
IV	При 0,25 0,50 0,75	0,002 0,006 0,013	0,002 0,008 0,022	0,003 0,011 0,033	0,003 0,012 0,045	0,003 0,014 0,058	0,004 0,017 0,063	0,004 0,019 0,066	0,005 0,021 0,071	0,005 0,022 0,073
V	При 0,25 0,50 0,75	0,007 0,006 0,003	0,021 0,017 0,011	0,055 0,047 0,032	0,147 0,127 0,098	- - -	- - -	- - -	- - -	- - -
Примечания: 1. Для промежуточных значений коэффициент следует определять интерполяцией. Для теплопроводного включения типа V при наличии плотного контакта между гибкими связями и арматурой (сварка или скрутка вязальной проволоки) в формуле (22) вместо следует принимать .

Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции по теплопроводному включению (диафрагмы, сквозного шва из раствора, стыка панелей, жестких связей стен облегченной кладки, элементов фахверка и др.) должна быть не ниже температуры точки росы [4, табл. 1], (см. приложение 5) внутреннего воздуха при расчетной зимней температуре наружного воздуха обеспеченностью 0,9

Относительную влажность внутреннего воздуха для определения температуры точки росы в местах теплопроводных включений ограждающих конструкций жилых и общественных зданий следует принимать:

для зданий жилых, 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 общественных зданий (кроме выше указанных) - 50 %.

Приведенное сопротивление теплопередаче , м2·0С /Вт, неоднородной ограждающей конструкции следует определять по формуле:



,

где и - то же, что в формуле (8);

- то же, что в формуле (18);

- площадь неоднородной ограждающей конструкции или её фрагмента, м2, по размерам с внутренней стороны.

Для панельных стен приведенное сопротивление теплопередаче определяют по формуле:

,

где - сопротивление теплопередаче панельных стен, условно определяемое по формуле (10) без учета теплопроводных включений, ;

- коэффициент теплотехнической однородности: для панелей индустриального изготовления должен быть не менее величин, установленных табл. 11; для стен жилых зданий из кирпича должен быть не менее 0,74 при толщине стен 510 мм, 0,69 - при толщине стен 640 мм и 0,64 - при толщине стен 770 мм, [6, п. 9.1.5 и п. 9.1.6].

Для трехслойных железобетонных ограждающих конструкций с эффективным утеплителем на гибких металлических связях коэффициент теплотехнической однородности определяется по формуле:

,

где А - общая площадь конструкции, равная сумме площадей отдельных участков, м2;

- площадь зоны и коэффициента влияния i-го теплопроводного включения [6, табл. Н3], для теплопроводных включений типа «гибких связей» по формуле:

,

где - толщина панели, м.

Таблица 12 Минимальные допустимые значения коэффициента теплотехнической однородности для конструкций индустриального изготовления,

Ограждающая конструкция	Коэффициент r
Из однослойных легкобетонных панелей	0,90
Из легкобетонных панелей с термовкладышами	0,75
Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем	0,70
Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и железобетонными шпонками или ребрами из керамзитобетона	0,60
Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и железобетонными ребрами	0,50
Из трехслойных металлических панелей с эффективным утеплителем	0,75
Из трехслойных асбестоцементных панелей	0,70

Фактическое сопротивление теплопередаче неоднородной ограждающей конструкции , м2·0С/Вт для всех слоев ограждения определяют по формуле:

где - то же, что в формуле (8) и (10);

- термическое сопротивление ограждающей конструкции, м2·0С/Вт, определяемое по формуле (17), (19) и (25).



3. Проверка внутренней поверхности наружных ограждений на возможность конденсации влаги

Конденсация влаги из внутреннего воздуха на внутренней поверхности наружного ограждения, особенно при резких понижениях температуры, является основной причиной увлажнения наружных ограждений. Для устранения такой конденсации влаги необходимо добиваться, чтобы температура на внутренней поверхности , ?С, и в толще ограждения превышала температуру точки росы , ?С, на 2-3 ?С, т.е. должно соблюдаться условие . Из теории теплопередачи следует, что падение температуры внутренней поверхности пропорционально изменению соответствующего термического сопротивления. Тогда:

,

Таким образом, для конденсации влаги на внутренней поверхности наружного ограждения должно выполняться условие:

,

В соответствии с уравнением (29) значение температуры внутренней поверхности без теплопроводных включений определится из уравнения:

,

где - то же, что и в уравнении (8);

- общее фактическое термическое сопротивление ограждения, (м2·?С) / Вт, определяемое по уравнению (28);

- сопротивление теплоотдаче у внутренней поверхности ограждения, (м2·?С)/Вт, определяемое как, где - то же, что и в уравнении (8).

Применяемые в практике строительства материалы конструкции наружных ограждений имеют местные включения, которые являются более теплопроводными, чем само ограждение, что снижает общее фактическое сопротивление теплопередаче.

В этом случае температура внутренней поверхности может оказаться ниже температуры точки росы (см. приложение 5), что приводит к конденсации влаги в местах теплопроводных включений.

Значение температуры внутренней поверхности определяется:

- для неметаллических теплопроводных включений по формуле (21);

- для металлических теплопроводных включений по формуле (22).

При температуре внутренней поверхности ниже точки росы водяные пары, содержащиеся в воздухе помещения, конденсируются в капельножидкое состояние на внутренней поверхности ограждающих конструкций здания и, накапливаясь в их толще, ухудшают теплозащитные свойства конструкции. При этом уменьшается термическое сопротивление теплопередаче, увеличиваются коэффициенты теплопроводности и теплопередачи, что приводит к повышению теплопотерь через наружные ограждения.

Температура точки росы , ?С, определяется по формуле:

,

где e - действительная упругость водяных паров, Па.

Действительная упругость водяных паров e, Па, при заданной температуре , ?С, и относительной влажности внутреннего воздуха , %, определится из выражения:

где Eв - максимальная упругость водяных паров, Па, при заданной температуре внутреннего воздуха , ?С, (см. табл. 13);

- относительная влажность внутреннего воздуха, %, (см. табл. 1 и 2).

При прогнозировании теплового комфорта в помещении сравнивают значения , ?С, полученные по уравнениям (31); (22); (21), и , ?С, вычисленное по формуле (32) или принимаемое по приложению 5.

Если выполняется условие не менее чем на 2-3?С, то ограждающая конструкция отвечает технологическим требованиям и конденсации влаги на внутренней поверхности не будет, в противном случае необходимо предусмотреть меру по устранению этого явления.

3.1 Расчет сопротивления воздухопроницанию ограждающей конструкции

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 наружные ограждения происходит в результате наличия перепада давления p, Па, на противоположных поверхностях ограждающих конструкций, возникающего за счет теплового и ветрового давления. Проникновение воздуха осуществляется через проемы, поры и неплотности в ограждениях. В связи с этим необходимы проверочные расчеты принятых наружных ограждений на воздухопроницаемость.

В целях экономии топливно-энергетических ресурсов наружные ограждающие конструкции зданий должны иметь сопротивление воздухопроницанию , (м2·ч·Па)/кг, не менее требуемого сопротивления воздухопроницанию , (м2·ч·Па) / кг, определяемого по формуле:

,

где - нормируемая воздухопроницаемость ограждающих конструкций, кг / (м2·ч), принимается по [5, табл. 11], (см. табл. 14);

Др - разность давления воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па, определяется по формуле:

,

где H - высота здания (от поверхности земли до верха карниза), м;

х - максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, м/с, [4, табл. 1], (см. приложение 4);

- удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, H / м3 , определяемый по формуле:

,

где t - температура воздуха: внутреннего (для определения ), принимаемая согласно ГОСТ 30494; наружного (для определения ), равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по [4, табл. 1], (см. приложение 4).

Для сравнения с требуемым сопротивлением воздухопроницанию (м2·ч·Па)/кг, важно определить фактическое сопротивление воздухопроницанию ограждающей конструкции , (м2·ч·Па) / кг, по выражению

,

где - сопротивление воздухопроницанию отдельных слоев ограждающей конструкции, (м2·ч·Па)/кг, по [6, табл. 17], (см. табл. 15).

После расчетов и необходимо произвести сравнение полученных значений. Если , то ограждающая конструкция удовлетворяет требованиям воздухопроницаемости, в другом случае потребуется предусмотреть меры по снижению воздухопроницаемости ограждений. Для этого рекомендуется выбрать строительные материалы и конструкции с большим R и более плотные слои ограждения располагать у наружной поверхности. В качестве таких слоев целесообразно принимать цементно-песчаную штукатурку, керамическую плитку, естественный облицовочный камень и т.п.

Таблица 14 Нормируемая воздухопроницаемость ограждающих конструкций

Ограждающие конструкции	Воздухопроницаемость Gn, кг / (м2 · ч), не более
1	2
Наружные стены, перекрытия и покрытия жилых, общественных, административных и бытовых зданий и помещений	0,5
Наружные стены, перекрытия и покрытия производственных зданий и помещений	1,0
Стыки между панелями наружных стен: а) жилых зданий б) производственных зданий	0,5 1,0
Входные двери в квартиры	1,5
Входные двери в жилые, общественные и бытовые здания	7,0
Окна и балконные двери жилых, общественных и бытовых зданий и помещений в переплетах: - пластмассовых или алюминиевых - деревянных	5,0 6,0
Окна производственных зданий с кондиционированием воздуха	6,0
Окна, двери и ворота производственных зданий	8,0
Зенитные фонари производственных зданий	10,0
Примечание - Воздухопроницаемость стыков между панелями наружных стен жилых зданий должна быть не более 0,5 кг/(м · ч)

Таблица 15 Сопротивление воздухопроницанию материалов конструкции

Материалы конструкций	Толщина слоя, мм	Сопротивление воздухопроницанию , (м2·ч·Па) / кг
1	2	3
1. Бетон сплошной (без швов) Газосиликат сплошной (без швов) 3. Известняк-ракушечник 4. Картон сплошной (без швов) 5. Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной в 1 кирпич и более 6. Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной в полкирпича 7. Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-шлаковом растворе толщиной в 1 кирпич и более	100 140 500 1,3 250 и более 120 250 и более	19620 21 6 64 18 2 9
Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-шлаковом растворе толщиной в полкирпича Кладка кирпича керамического пустотного на цементно-песчаном растворе толщиной в полкирпича Кладка из легкобетонных камней на цементно-песчаном растворе 11. Кладка из легкобетонных камней на цементно-шлаковом растворе 1 Листы асбестоцементные с заделкой швов 13. Обои бумажные обычные 14. Обшивка из обрезных досок, соединенных в притык или в четверть 15. Обшивка из обрезных досок, соединенных в шпунт 16. Обшивка из досок двойная с прокладкой между обшивками строительной бумаги 17. Обшивка из фибролита или из древесно-волокнистых бесцементных мягких плит с заделкой швов 18. Обшивка из фибролита или из древесно-волокнистых бесцементных мягких плит без заделки швов 19. Обшивка из жестких древесноволокнистых листов с заделкой швов 20. Обшивка из гипсовой сухой штукатурки с заделкой швов 21. Пенобетон автоклавный (без швов) 2 Пенобетон неавтоклавный 23. Пенополистирол 24. Пеностекло сплошное (без швов) 25. Плиты минераловатные жесткие 26. Рубероид 27. Толь 28. Фанера клееная (без швов) 29. Шлакобетон сплошной (без швов) 30. Штукатурка цементно-песчаным раствором по каменной или кирпичной кладке 31. Штукатурка известковая по каменной или кирпичной кладке 3 Штукатурка известково-гипсовая по дереву (по драни)	120 -- 400 400 6 -- 20-25 20-25 50 15-70 15-70 10 10 100 100 50-100 120 50 1,5 1,5 3-4 100 15 15 20	1 2 13 1 196 20 0,1 1,5 98 2,5 0,5 3,3 20 1960 196 79 Воздухопроницаемо 2 Воздухопроницаемо 490 2940 14 373 142 17
33. Керамзитобетон плотностью 900 кг / м3 34. То же 1000 кг / м3	250-400 250-400	13-17 53-80
35. То же 1100 - 1300 кг / м3 36. Шлакопемзбетон плотностью 1500 кг /м3	250-400 250-400	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·ч·Па / кг. 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.

В практике строительства жилых зданий применяются различные конструкции световых проемов. Для учета санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к ограждающим конструкциям, необходимо определить требуемое сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей R, (м2·ч·Па)/...