 |
Теплоустойчивость ограждающих конструкций
|
|
|
|
Рассчитанные по разделу 1 для холодного периода года конструкции наружных ограждений проверяются на теплоустойчивость для теплого периода года.
При наличии в здании отопления с автоматическим регулированием температуры внутреннего воздуха теплоустойчивость помещений в холодный период года не нормируется.
В районах со среднемесячной температурой июля 21 оС и выше расчетная амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций 
, обусловленная нестационарными теплопоступлениями от солнечной радиации, не должна быть более нормируемой амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции 
(условие 3):
, оС, (9)
где 
– средняя месячная температура наружного воздуха за июль, оС, принимаемая по СП 131.13330 таблица 5.1
Расчетную амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции 
следует определять по своду правил [2] следующим образом.
Расчетная амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции
, оС, (10)
где 
– расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха, оС,
определяемая, согласно формуле (17);
ν – величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции, определяемая, согласно формуле (11).
При проектировании ограждающих конструкций с учетом их теплоустойчивости необходимо руководствоваться следующими положениями:
- теплоустойчивость конструкции зависит от порядка расположения слоев материалов;
- величина затухания амплитуды колебаний температуры наружного воздуха ν в двухслойной конструкции увеличивается, если более теплоустойчивый материал расположен изнутри;
|
|
|
- наличие в конструкции ограждения воздушной прослойки увеличивает теплоустойчивость конструкции.
Показателем теплоустойчивости наружной ограждающей конструкции является ν – величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха внутри ограждения. Эта величина показывает, во сколько раз амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждения уменьшается по сравнению с расчетной амплитудой колебаний температуры наружного воздуха.
Расчетные показатели для слоев ограждающей конструкции заносятся в табл.С. 1 приложение С.
Затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха ν в ограждающей конструкции, состоящей из однородных слоев, рассчитывают по формуле
(11)
где D – тепловая инерция ограждающей конструкции, определяемая по формулам (13, 14);
s1, s2, …, sn – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/(м2. оС), принимаемые по приложению Б или по результатам теплотехнических испытаний;
Y1, Y2, …Yi-1, Y1 – коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/(м2. оС), определяемые по формулам 15, 16;
ав – то же, что и в формуле 7 (приложение Ж);
αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции по летним условиям, Вт/(м2. оС), определяемый по формуле
, (12)
где V – минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, повторяемость которых составляет 16 % и более, принимаемая согласно СНиП 23-01, но не менее 1 м/с (приложение А, табл. А.2);
Для определения коэффициентов теплоусвоения наружной поверхности отдельных слоев ограждающей конструкции тепловую инерцию ограждающей конструкции следует определять по формуле:
, (13)
где R1, R2, …,Rn – термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м2.оС/Вт, определяемые по формуле (6);
|
|
|
s1, s2, …,sn – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/(м2.оС), принимаемые по приложению Б.
Следует предварительно вычислить тепловую инерцию каждого слоя по формуле
. (14)
Коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя Y, Вт/(м2.оС), с тепловой инерцией D≥1 следует принимать равным расчетному коэффициенту теплоусвоения s материала этого слоя конструкции по приложению Б.
Коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя Y с тепловой инерцией D<1 следует определять расчетом, начиная с первого слоя (считая от внутренней поверхности ограждающей конструкции) следующим образом:
а) для первого слоя
; (15)
б) для i-го слоя
, (16)
где R1, Ri – термические сопротивления соответственно первого и i-го слоев ограждающей конструкции, м2.оС/Вт,
s1, si – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала соответственно первого и i-го слоев, Вт/(м2.оС),
Y1, Yi, Yi-1 – коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности соответственно первого, i-го и (i-1)-го слоев ограждающей конструкции, Вт/(м2.оС).
Расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха
, оС, (17)
где Аtн – максимальная амплитуда температуры наружного воздуха в июле, оС, принимаемая согласно СНиП 23-01(приложение А, табл. А.2.);
ρ – коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по приложение Р;
Imax, Iср – соответственно максимальное и среднее значения суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной), Вт/м2, принимаемые согласно приложению Л: для наружных стен – как для вертикальной поверхности западной ориентации, для покрытий – как для горизонтальной поверхности;
Αн – то же, что в формуле (12).
Задача 4.а.Теплоустойчивость многослойной ограждающей конструкции.
=22,4 V =4,3
| δут |
| + |
| - |
= 1.16 
= 29,85
=2,5-0,1(22,4-21)=2,36ºС
Для западного: Imax =786, Iср =1201
Ρ=0,7
| N | Материал | δ, м | λ, Вт/мºС | S, Вт/м²ºС | R, м²ºС/Вт | D=R*S | Y, Вт/м²ºС |
| 2 | |||||||
| Туфобетон | 0,25 | 0,58 | 8,63 | 0,43 | 3,71 | 8,59 | |
| Плиты мягкие на синтетическом и битумном связующем (ГОСТ-9573) | 0,17 | 0,085 | 1,28 | 2,56 | 0,65 | ||
| Воздушная прослойка | 0,01 | - | - | 0,13 | - | ||
| Туфобетон | 0,12 | 0,58 | 8,63 | 0,21 | 1,81 | 14,29 |
|
|
|
Коэффициент теплоусвоения поверхности слоя Y, Вт/м²ºС
= 8,59 Вт/м²º*С
= 0,65 Вт/м²ºС
= 14,29Вт/м²ºС
Суммарная тепловая инерция
Затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха
= 
=567,9
Расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха
, оС,
Вывод. Условие выполняется. Расчетная амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций, обусловленная нестационарными теплопоступлениями от солнечной радиации, не должна быть более нормируемой амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции, 
≤ 
, 0,04≤2,36
Задача 4.бТеплоустойчивость совмещенного покрытия здания
=22,4 V =4,3
= 1.16 
= 29,85
=2,5-0,1(22,4-21)=2,36ºС
Для горизонтального: Imax =817, Iср =327
Ρ=0,7
| N | Материал | δ, м | λ, Вт/мºС | S, Вт/м²ºС | R, м²ºС/Вт | D=R*S |
| Ж/б плита | 0,1 | 2,04 | 8,63 | 0,049 | 0,42 | |
| Плиты мягкие на синтетическом и битумном | 0,21 | 0,085 | 1,28 | 2,47 | 3,16 | |
| Цементная стяжка | 0,03 | 0,58 | 11,09 | 0,052 | 0,58 | |
| Рубероид | 0,01 | 0,17 | 3,53 | 0,059 | 0,21 |
Коэффициент теплоусвоения поверхности слоя Y, Вт/м²ºС
= 8,64 Вт/м²ºС
= 0,57 Вт/м²ºС
= 6,77 Вт/м²ºС
= 5,36 Вт/м²ºС
Суммарная тепловая инерция
Затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха
= 
=108,31
Расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха
оС,
Вывод. Условие выполняется. Расчетная амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций, обусловленная нестационарными теплопоступлениями от солнечной радиации, не должна быть более нормируемой амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции, ≤ ,
|
|
|
Задача 5. Определить теплоусвоение поверхности пола с конструкцией, рассчитанной в задаче 3
Теория
Поверхность пола жилых и общественных зданий, вспомогательных зданий и помещений промышленных предприятий и отапливаемых помещений производственных зданий (на участках с постоянными рабочими местами) должна иметь расчетный показатель теплоусвоения 
, Вт/(м ·°С), не более нормируемой величины 
1,1 Расчетная величина показателя теплоусвоения поверхности пола определяется следующим образом:
а) если покрытие пола (первый слой конструкции пола) имеет тепловую инерцию 
, то показатель теплоусвоения поверхности пола следует определять по формуле
; (9.1)
б) если первые слоев конструкции пола имеют суммарную тепловую инерцию 
, но тепловая инерция 
слоев 
, то показатель теплоусвоения поверхности пола следует определять последовательно расчетом показателей теплоусвоения поверхностей слоев конструкции, начиная с -го до 1-го:
для -го слоя - по формуле
; (9.2)
для -го слоя (
;) - по формуле
. (9.3)
Показатель теплоусвоения поверхности пола , принимается равным показателю теплоусвоения поверхности первого слоя Y.
В формулах (9.1) - (9.3) и неравенствах
D - тепловая инерция соответственно 1-го, 2-го,.i- го слоев конструкции пола, определяемая по формулам:
; 
;...; 
, (9.4)
R - термические сопротивления, соответственно 1-го, 2-го,, n-го слоев конструкции пола, определяемые по формулам:
; 
; 
; (9.5)
s - расчетные коэффициенты теплоусвоения материала соответственно 1-го, 2-го, i--го слоев конструкции пола, Вт/(м ·°С), принимаемые расчетом по результатам испытаний в аккредитованной лаборатории; при отсутствии таких данных они оценивается по приложению Т;
, - толщины соответственно 1-го, 2-го, i -го слоев конструкции пола, м;
λ - расчетные теплопроводности материала соответственно 1-го, 2-го, i -го слоев конструкции пола, Вт/(м ·°С), Вт/(м·°С), принимаемые по результатам испытаний в аккредитованной лаборатории; при отсутствии таких данных они оценивается по приложению Т.
Если расчетная величина , показателя теплоусвоения поверхности пола окажется не более нормируемой величины ,, установленной в таблице 12, то этот пол удовлетворяет требованиям в отношении теплоусвоения; если 
, то следует разработать другую конструкцию пола или изменить толщины его отдельных слоев до удовлетворения требованиям 
.
1,2 Не нормируется показатель теплоусвоения поверхности полов:
а) имеющих температуру поверхности выше 23 °С;
б) в отапливаемых помещениях производственных зданий, где выполняются тяжелые физические работы (категория III);
|
|
|
в) в производственных зданиях при условии укладки на участке постоянных рабочих мест деревянных щитов или теплоизолирующих ковриков;
г) помещений общественных зданий, эксплуатация которых не связана с постоянным пребыванием в них людей (залы музеев и выставок, фойе театров, кинотеатров и т.п.).
Задача 5. Определить теплоусвоение поверхности пола с конструкцией, рассчитанной в задаче 3
1)Линолеум.
2)ДВП.
3)Настил из доски.
4)Лага деревянная и утеплитель.
5)Ж/б плита перекрытия.
| Слой | Материал | δ, м | λ, Вт/мºС | S, Вт/м²ºС | R, м²ºС/Вт | D=R*S | Y, Вт/м²ºС |
| Линолеум | 0,005 | 0,38 | 8,56 | 0,013 | 0,11 | 9,33 | |
| ДВП | 0,005 | 0,08 | 1,81 | 0,063 | 0,11 | 6,27 | |
| Настил из доски | 0,025 | 0,18 | 4,54 | 0,139 | 0,6 |
D1+D2+D3=0,11+0,11+0,6=0,82 ≥ 0,5
D – тепловая инерция
Вт/м²ºС
Определим теплоусвоение первого слоя:
Вт/м²ºС
Проверим правильность необходимость условия 
= 9,33 Вт/м²ºС (так как показатель теплоусвоения поверхности пола 
принимается равным показателю теплоусвоения пола поверхности 1-го слоя 
)
=12 Вт/м²ºС
12 ≥ 9,33. Условие выполняется, и не требуется и не требуется подбирать другую конструкцию.
Вывод. Расчетная величина 
показателя теплоусвоения пола не более нормативной величины 
, взятой из СП 50.13330, значит, эта конструкция пола удовлетворяет требованиям в отношении теплоусвоения.
Задача 6. Определить воздухопроницаемость наружной стены рассчитанной в задаче 1
6.1 Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций, за исключением заполнений световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей), зданий и сооружений должно быть не менее нормируемого сопротивления воздухопроницанию, (м ·ч·Па)/кг, определяемого по формуле
, (7.1)
где 
- разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па, определяемая в соответствии с 7.2;
- нормируемая поперечная воздухопроницаемость ограждающих конструкций, кг/(м ·ч), принимаемая в соответствии с 7.3.
6.2 Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па, следует определять по формуле
, (7.2)
где Н - высота здания (от уровня пола первого этажа до верха вытяжной шахты), м;
, 
- удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м, определяемый по формуле
, (7.3)
- температура воздуха: внутреннего (для определения) - принимается согласно оптимальным параметрам по ГОСТ 12.1.005, ГОСТ 30494 и СанПиН 2.1.2.2645; наружного (для определения) - принимается равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СП 131.13330;
- максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более, принимаемая по СП 131.13330.
6.3 Нормируемую поперечную воздухопроницаемость, ограждающих конструкций зданий следует принимать по таблице 9.СП 50.13330
6.4 Сопротивление воздухопроницанию многослойной ограждающей конструкции следует рассчитывать как сумму сопротивлений воздухопроницанию отдельных слоев по формуле
, (7.4)
6.5 Сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей жилых и общественных зданий, а также окон и фонарей производственных зданий должно быть не менее нормируемого сопротивления воздухопроницанию, (м ·ч)/кг, определяемого по формуле
, (7.5)
10 Па - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях светопрозрачных ограждающих конструкций, при которой экспериментально определяется сопротивление воздухопроницанию конструкций выбранного типа.
6.6 Сопротивление воздухопроницанию выбранного типа светопрозрачной конструкции,определяют по формуле
, (7.6);
- показатель режима фильтрации светопрозрачной конструкции, полученный в результате испытаний.
6.7 В случае выполнения условия 
, выбранная ограждающая конструкция удовлетворяет требованию 7.1.
В случае 
необходимо применить ограждающую конструкцию другого типа, добиваясь выполнения требований 7.1.
6.8 Для обеспечения нормируемого воздухообмена при оборудовании помещений только вытяжной вентиляцией в наружных ограждениях (стенах, окнах) следует предусмотреть регулируемые приточные устройства.
Задача 6. Определить воздухопроницаемость наружной стены рассчитанной в задаче 1
| δут |
| + |
| - |
2) утеплитель (таблица А1)
3) воздушная прослойка;
4) конструкционный материал
11,82Н/м³,
V- максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь;V= 5,9 м/с
Н=30м
0.55*30*(13,8-11.82)+0.03*13,8*(5,9)2=43,22Па
м²чПа/кг
Сопротивление воздухопроницанию многослойной ограждающей конструкции
3,7*19620+2*3,4=72600 м²чПа/кг (принимаемые по приложение P)
Проверка, 
, 72600 
43,22, условие выполняется.
Вывод.
Сопротивление воздухопроницания ограждающей конструкции с добавленной известковой штукатуркой не менее нормируемого 
,а значит, условие выполняется.
Задача 7. Построить график вероятного влагонакопления в толще наружной стены (метод Фокина-Власова)
7.1 – для конструкции на рис. 1.д
7.2 – для конструкции на рис. 1.е
7.1
1 –Плиты мягкие на синтетическом битумном связующем 
= 0,1м, 
= 0,085 Вт/мºС, 
= 0,41
2- Кладка из силикатного кирпича на цементно-перлитовом р-ре1800кг/ м³
= 0,20 м 
=0,58 Вт/мºС, 
=0,11мг/мчПа
1)
Температура на внутренней поверхности стены:
=1,52 м² ºС/Вт
ºС
ºС
= 0,55*2338=1286 Па
= 0,85*581=494 Па 
2,05м²чПа/мг
График фактической упругости е, Па, строится на основании зависимости
1286 
= 1192 Па
Вывод. Конденсация водяного пара возможна при пересечении линии графиков максимальной Е, и фактической е, упругости. В нашем случае, проведем касательные из точек 
и 
к кривой Е, а через точки касания- вертикальные линии, определим зону возможной конденсации.
Построив графики вероятного влагонакопления в толще наружной стены (имеющие одинаковые слои и их толщины, но по разному расположенные), можно сделать вывод, что при расположении утеплителя ближе к наружной поверхности зоны конденсации не будет
7.2
1- Кладка из силикатного кирпича на цементно-перлитовом р-ре1800кг/ м³
= 0,20 м =0,58 Вт/мºС, =0,11мг/мчПа
2–Плиты мягкие на синтетическом бутумном связуещем = 0,1м, = 0,085 Вт/мºС, = 0,41
Температура на внутренней поверхности стены:
=1,52 м² ºС/Вт
ºС
ºС
= 0,55*2338=1286 Па
= 0,85*581=495 Па 2,05м²чПа/мг
График фактической упругости е, Па, строится на основании зависимости
1286 
= 582,8 Па
Вывод. Построив график вероятного влагонакопления в толще наружной стены, конденсации нет.
Задача 8. Определить сопротивление паропроницанию наружной стены. По условию недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации.
1) конструкционный материал
= 0,25 м =0,58 Вт/мºС, =0,11
2) утеплитель (таблица А1)
= 0,16м, = 0,085 Вт/мºС, = 0,41
3) воздушная прослойка;
4) конструкционный материал
| № | Период | Месяцы | Кол-во месяцев | Расчетные t°С | Средняя t периода | t в пл-ти конденс. | E, Па |
| Весенне-Осенний | I | -3,1 | -0,6 | ||||
| II | -2,5 | ||||||
| III | 0,6 | ||||||
| XI | 2,9 | ||||||
| XII | -0,9 | ||||||
| Летний | IV | 6,2 | 12,5 | ||||
| V | 11,6 | ||||||
| VI | 15,2 | ||||||
| VII | 17,3 | ||||||
| VIII | 16,7 | ||||||
| IX | |||||||
| X | 7,8 |
= 2,68м² ºС/В
= 1,1 м²чПа/мг
= 
Температура в плоскости возможной конденсации:
= 
= -0,8ºС
= 
= 12,42 ºС
= 1088Па
Тогда, 
1,16м²чПа/мг
Проверка:
, 2,76≥ 022,. Условие выполняется
Вывод. Мы получили, что сопротивление паропроницанию м²чПа/мг, ограждающей конструкции не меньше нормируемого сопротивления паропроницанию м²чПа/мг, (из условия накопления влаги за годовой период эксплуатации). Условие СНиПа «Тепловая защита зданий» выполнено, и накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации не будет.
Б
1) Определим нормируемое сопротивление паропроницанию 
м²чПа/мг, (из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха), определяемого по формуле:
= 4,9 м²чПа/мг
Z=31+28+31+31=121 дней
=0,0024(548-387,5)121/1,09= 42,8
=(300+330+480+440)/4= 387,5 Па
= - 4,525ºС
Температура возможной конденсации:
= 
=-1,3ºС
Е 
при температуре (-1.3 ºС) = 548 Па
= 1,09 м²чПа/мг
Вывод. 
, 4.9≥2.66
Мы получили, что сопротивление паропроницанию, м²чПа/мг ограждающей конструкции меньше нормируемого сопротивления, это значит, что условие СНиПа. «Тепловая защита зданий» не выполняется, и за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха будет происходить накопление влаги. Для того что бы это предотвратить, по всей ограждающей конструкции протянем пленку. Она будет препятствовать накоплению влаги в конструкции.
|
|
|
