WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

«В.Н. Куприянов ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов РФ по образованию в области строительства в качестве учебного пособия ...»

-- [ Страница 1 ] --

Министерство образования и науки РФ

Казанский государственный архитектурно-строительный

университет

В.Н. Куприянов

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ОГРАЖДАЮЩИХ

КОНСТРУКЦИЙ

Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов РФ по

образованию в области строительства в качестве учебного пособия

для студентов, обучающихся по направлению 270800 «Строительство»

Казань, 2011 ББК Н 711 – 09 я 73 УДК 624.059.7 К 92 Рецензенты:

ГУП Татинвестгражданпроект, зам.генерального директора по науке, доктор технических наук И.С.Абдрахманов Зав. кафедрой САПР Казанского государственного архитектурно-строительного университета, профессор, кандидат технических наук Е.М.Удлер Зав. кафедрой архитектуры Московского государственного строительного университета, профессор, доктор технических наук А.К.Соловьев Куприянов В.Н.

К92 Проектирование теплозащиты ограждающих конструкций: Учебное пособие. – Казань: КГАСУ, 2011. – 161 с.

ISBN Рассмотрены основные физические процессы в ограждениях зданий:

теплопередача, паропроницаемость и воздухопроницаемость и их роль в проектировании теплозащиты зданий.

Дано обоснование величины расчетных параметров климатических факторов для теплотехнических расчетов, оценки паропроницаемости и воздухопроницаемости.

Сформулированы алгоритмы проектирования теплозащиты ограждений для холодного и теплого периодов года, позволяющие формировать конструкцию ограждений не только с позиции энергоэффективности, но и с позиции ненакопления в них парообразной и конденсированной влаги. Показано влияние взаимного расположения слоев в многослойных ограждениях на их эксплуатационные свойства.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению «Строительство», может быть полезно для магистров, аспирантов и специалистов проектных организаций.

Илл.59; табл. 45; библ. 67 наим.

ББК Н 711 – 09 я УДК 624.059. © Куприянов В.Н., ISBN © Казанский государственный архитектурно-строительный университет, Предисловие автора После перехода строительной отрасли на повышенный уровень теплозащиты зданий возник ряд неопределенностей как с проектированием теплозащиты ограждающих конструкций, так и с изучением этого раздела строительной физики в вузах страны.

Без серьезных научных обоснований и широкой экспериментальной проверки распространение получают многослойные конструкции, проектирование которых основывается на методологии проектирования однослойных стен. Существующие учебники для вузов изданы в 80 х годах прошлого века и опираются на устаревшую научную и нормативную базу, которая была изменена в 1995 и 2003 годах. Исключение составляет учебник Соловьева А.К. «Физика среды» [30], изданный в 2008 году, но его тираж 1000 экземпляров не решает проблемы обеспечения вузов учебной литературой.





К настоящему времени накоплен определенный опыт исследования, проектирования и эксплуатации многослойных ограждающих конструкций повышенной теплозащиты и появилось основание для обобщения этого опыта в учебных изданиях.

Предлагаемое учебное пособие основано на лекционных курсах, которые автор читает для студентов специальности «Проектирование зданий» в Казанском ГАСУ более десяти лет.

Автор выражает надежду, что данное учебное пособие поможет сформировать у студентов системное представление о физических процессах, проходящих в ограждающих конструкциях, и проектировании на этой основе теплозащиты зданий.

Автор выражает благодарность ассистенту Халиковой Ф.Р. и студентке Вафиной И.А. кафедры «Проектирование зданий» КазГАСУ за помощь в подготовке рукописи.

Особую благодарность автор выражает рецензентам учебного пособия профессорам Абдрахманову И.С., Удлеру Е.М. и Соловьеву А.К.

Рациональная тепловая защита зданий является мощным социальным и экономическим фактором. Социальным – потому что обеспечивает комфортные условия в помещениях зданий, соответствующие санитарно-гигиеническим нормативам, а экономическим – потому что регулирует баланс между разовыми затратами при строительстве здания (квартиры, дома и т.д.) и эксплуатационными затратами на отопление, содержание и ремонт в течение всего жизненного цикла здания.

Проблема стала весьма актуальной в современных экономических условиях, когда стоимость теплоносителей резко возросла (и продолжает расти) по сравнению с советскими временами.

Строительная наука и практика отреагировали на изменившиеся обстоятельства путем переиздания нормативных документов, по которым сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций возрастает в несколько раз.

Введение новых теплотехнических требований и норм послужило толчком к развитию производства и широкому использованию теплоизоляционных материалов. Стали разрабатываться и внедряться различные конструктивные решения многослойных наружных стен повышенного уровня теплозащиты. Появились первые успехи, первые ошибки и первые неудачи. Все это сопровождается широкой дискуссией в массовой печати и в специальных изданиях о лоббировании введения новых норм повышенной теплозащиты зданий со стороны производителей теплоизоляционных материалов. Раздаются призывы снизить нормы теплозащиты, вернуться к однослойным стенам из эффективных материалов взамен многослойных.

Положение усугубилось принятием Федерального закона «О техническом регулировании», с введением которого СНиПы и СП стали носить рекомендательный характер, а различные организации и региональные структуры получили право разрабатывать и утверждать собственные нормативные документы. Хорошо, если эти документы разработаны на высокой научной базе, но встречаются очень слабые нормативные документы, не обоснованные ни с научной, ни с практической точек зрения. Ущерб от таких норм проявится не сразу, но проявится обязательно, снижением параметров комфортности жилья, малым сроком службы ограждающих конструкций, внеочередными ремонтами и авариями зданий.





Описанные выше сложности следует иметь в виду при проектировании тепловой защиты зданий.

ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ

ГЛАВА 1 КАК ОБЪЕКТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ТЕПЛОЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ

Ограждающие конструкции являются важнейшей частью здания, от которой зависит создание требуемого санитарно-гигиенического режима и комфортных условий в помещениях.

Около 50ти лет назад была утверждена глава СНиП II – В.4 - «Нормы проектирования ограждающих конструкций», которая в 1963 году была заменена главой СНиП II – В.6 – 62 «Ограждающие конструкции.

Нормы проектирования» [51].

В этих главах СНиП приведен перечень ограждающих конструкций и сформулированы требования к ним с точки зрения экономики, индустриализации строительства, технологии их изготовления и монтажа.

В СНиПах сформулированы эксплуатационные требования к ограждающим конструкциям и записано, что ограждающие конструкции зданий должны обладать необходимой прочностью, жесткостью, долговечностью и огнестойкостью, удовлетворять общим архитектурнохудожественным требованиям. Ограждающие конструкции должны соответствовать санитарно-гигиеническим, теплотехническим, светотехническим, звукоизоляционным и другим эксплуатационным требованиям.

Эксплуатационные характеристики ограждающих конструкций должны соответствовать как климатическим характеристикам места строительства, так и параметрам микроклимата помещений.

Особо выделен пункт, касающийся ненакопления влаги в ограждающих конструкциях (п.1.5): «Взаимное расположение отдельных слоев ограждающих конструкций должно способствовать высыханию конструкций и исключать возможность накопления влаги в ограждении в процессе эксплуатации….». В главе СНиП II- В.6-62 сформулированы требования к ограждающим конструкциям по теплозащите, воздухопроницанию, звукоизоляции.

Таким образом, эта глава давала цельное представление о роли и месте ограждающих конструкций в зданиях.

В дальнейшем СНиП II – В.6-62 был отменен, а многие разделы этой главы были вынесены в самостоятельные главы СНиП по строительной теплотехнике, защите от шума и т.д. Создание специализированных глав СНиП, безусловно, способствовало более глубокой проработке вопросов при проектировании отдельных аспектов ограждающих конструкций, но, вместе с этим, утрачено цельное представление об ограждающих конструкциях, где все эксплуатационные характеристики должны быть взаимосвязаны.

Каждый вид ограждающих конструкций требует детального рассмотрения, что невозможно выполнить в одной работе из-за ограничения объема. В связи с этим, основное внимание в учебном пособии будет уделено наружным стенам зданий, которые составляют около четверти затрат от стоимости всего здания.

1.1. Конструктивные признаки и виды наружных стен В зависимости от конструктивной схемы здания, наружные стены подразделяются на три типа:

1. Несущие стены – воспринимают нагрузку от всего здания, имеют 2.Самонесущие стены – являются самостоятельным элементом здания, 3.Навесные стены – это элементы фасада здания, закрепляемые к В несущих стенах прочность и теплозащита обеспечиваются, как правило, одним и тем же материалом. Причем толщина такой стены часто определяется не требованием прочности, а обеспечением теплозащиты.

Толщина классических несущих стен из керамического или силикатного кирпича в 64см (до перехода на повышенную теплозащиту) определялась необходимой теплозащитой. Такие стены имели большой запас прочности.

В навесных стенах прочность обеспечивается в пределах одного этажа и она менее выражена, чем в несущих стенах, то есть могут использоваться менее прочные материалы. Основное внимание в этом типе стен уделяется обеспечению теплозащиты и декоративной отделке фасадов. В навесных стенах появляется возможность значительно сократить толщину ограждения за счет использования высокоэффективных теплоизоляционных материалов.

Самонесущие стены занимают с этой точки зрения промежуточное положение.

Краткий анализ трех типов стен показал, что наружное ограждение должно обеспечивать несколько функций одновременно: прочность, теплозащиту и декоративные качества фасадов. В связи с этим, более детально рассмотрим функциональные слои наружных стен.

В наружных стенах основными являются четыре функциональных слоя:

А. Конструкционный слой. Основное назначение слоя – обеспечить прочность стены. Выполняется из плотных, прочных материалов, имеющих, как правило, высокую теплопроводность и низкую паропроницаемость. Конструкционный слой выполняется из таких материалов, как кирпич, различные виды бетонов, железобетон, природные и искусственные камни, металл.

Б. Теплоизоляционный слой. Основное назначение слоя – обеспечить теплозащитные характеристики стены. Выполняется из высокопористых материалов, которые имеют низкую прочность, низкую теплопроводность и высокую паропроницаемость. Теплоизоляционные слои выполняются из минераловолокнистых матов или плит, пенопластов, ячеистых бетонов и других аналогичных материалов.

В. Паро-, ветро-, влагоизоляционные слои. Это листовые или обмазочные материалы с избирательными характеристиками по проницаемости к водяному пару, ветру и влаге.

Г.Облицовочные слои. Основное назначение слоя – декоративное завершение фасада. Выполняется из лицевого кирпича, плит из природного камня, керамических материалов, асбестоцементных изделий, из листов стекла, металла, полимеров, из декоративных штукатурок.

В зависимости от конструкции ограждения, различные слои или материалы могут выполнять несколько функций. Например, кирпич является конструктивно-теплоизоляционным материалом.

На Российском строительном рынке используется огромное количество различных конструкций наружных стен и фасадных систем.

Анализ этих конструкций и опыта их применения позволил систематизировать наружные стены и выделить их основные виды, сходные между собой в теплотехническом отношении. Выделенные виды сходны между собой теплофизическими процессами, которые проходят в ограждениях в условиях эксплуатации:

- однослойные (сплошные) стены;

- двухслойные стены с наружным утеплением;

- трехслойные стены с внутренним теплоизоляционным слоем;

- стены с невентилируемой воздушной прослойкой;

- стены с вентилируемой воздушной прослойкой.

Каждый из видов наружных стен имеет свои особенности, достоинства и недостатки, имеет области наиболее эффективного использования. Задача проектировщика состоит в том, чтобы, исходя из требований к проекту, выбрать наиболее оптимальную конструкцию наружных стен.

конструкционно-теплоизоляционных материалов, таких как кирпич, керамические пустотелые блоки, легкобетонные блоки и другие подобные материалы (рис.1.1, а и б). Они могут иметь штукатурные слои с одной или двух сторон (рис.1.1, а) или наружный слой из лицевого кирпича, которые составляют сплошное сечение со стеной (рис.1.1,б).

Двухслойные стены (рис.1.1, в) состоят из конструкционного слоя, который выполняется из кирпича, бетонных блоков, монолитного бетона или железобетона, а также других аналогичных материалов.

Теплоизоляционный слой закрепляется на наружной стороне конструкционного слоя посредством клея или дюбелей. По теплоизоляционному слою по сетке устраивается лицевой штукатурный слой (рис.1.1,в). В качестве теплоизоляционного слоя используются плиты из минеральных или стеклянных волокон, пенопласты или теплоизоляционные бетоны (табл.1.1).

Трехслойные стены аналогичны двухслойным, но в качестве лицевого слоя используется не штукатурка, а кирпич, природные или искусственные камни (рис.1.1,г). В качестве теплоизоляционного слоя используются аналогичные материалы, но их номенклатура и свойства будут отличаться (табл. 1.2).

невентилируемой) (рис.1.1, д и е), состоят из конструкционного слоя, теплоизоляционного слоя (см. табл. 1.3) и ветро-влагонепроницаемой пленки типа Тайвек, которая, в то же время, свободно выпускает водяные пары. Далее с зазором 50-150 мм по металлическому каркасу устанавливается лицевой слой из плит. Облицовочные плиты могут выполняться из природного камня, керамогранита, стекла, стали, полимеров и т.д.

Отличие фасада с вентилируемой прослойкой состоит в том, что у цоколя здания и у карниза воздушная прослойка сообщается с атмосферным воздухом (рис.1.1,е), за счет чего в прослойке создается движение воздуха, побуждаемое гравитационными силами (тепловым напором). Движение воздуха в прослойке усиливает удаление водяных паров из теплоизоляционного материала.

1.3. Теплоизоляционные материалы наружных стен Выбор теплоизоляционных материалов для наружных стен является ответственным этапом проектирования теплозащиты. Универсальных теплоизоляционных материалов не существует. Различные конструктивные схемы наружных стен требуют различных теплоизоляционных материалов. В качестве первичных рекомендаций можно использовать теплоизоляционные материалы, сгруппированные в Рис.1.1.Основные схемы конструктивных решений наружных стен, как объектов теплозащиты:

а, б – однослойные (сплошные) стены; в – двухслойные стены с наружным утеплением и штукатуркой по сетке; г – трехслойные стены с облицовочным слоем из кирпича или камня;

д – стена с невентилируемой воздушной прослойкой; е – стена с вентилируемой воздушной прослойкой.

1-внутренняя штукатурка; 2– наружная штукатурка; 3-конструкционно- теплоизоляционный материал; 4 – лицевой кирпич или камни, составляющие сплошное сечение со стеной; 5 – конструкционный материал; 6 – теплоизоляционный слой; 7 – лицевой кирпич или камни, связанные с конструкционным слоем гибкими связями; 8 – пленка типа Тайвек; 9 – листовые или плитные облицовочные слои; 10 – приточное отверстие; 11- вытяжное отверстие три таблицы. Табл. 1.1 – материалы для двухслойных стен с наружной штукатуркой; табл. 1.2 – то же для трехслойных стен и табл. 1.3 – теплоизоляционные материалы для вентилируемых фасадов. Данные таблиц получены на основе анализа и обобщения современных теплоизоляционных материалов, описанных в работе Рахимова Р.З. и Шелихова Н.С. [26].

Теплоизоляционные материалы для двухслойных стен с лицевым слоем из штукатурки по сетке № характеристика материалов. Плотность, теплопровод- паропро- Горючесть (длина ширина А. Материалы из минеральных гидрофобизированная плита на основе волокон из базальтовых пород («Saint – Gobain Jsover», Франция), 164,56 EUR/м3.

Плиты из базальтового волокна на синтетическом связующем («Jzomat», Словакия), 188, Б. Материалы из стеклянных Жесткие плиты («Saint – Gobain Isover», Франция). 3,24 – 6, Жесткие плиты («SaintGobain Isover», Франция). 8,94EUR/м2 в зависимости от Плиты («URSA Evrazia», С.Петербург), 5571 руб/ В. Материалы из ячеистого Гомель, Респ. Беларусь), Г.Теплоизоляционные бетоны «Симпро», г.Москва) 70-90 $/м «Симпро», г.Москва) Д.Материалы из пенопластов Жесткие плиты из безпрес-сового «Мытищинский пластик»,Моск.

Жесткие плиты из экструзионного пенополистирола, ТУ 2244ПО «Пеноплекс», г. Кириши, Ленинград. обл.), 5000 руб/м Твердые плиты из вспененного (DOW Chimical, США) 180- Жесткие плиты из экструдированного пенополистирола (ОАО «Химиический завод им.

Л.Я. Карпова, г.Менделеевск, № характеристика материалов. Плотность, теплопровод- Паропро- Горючесть (длина ширина А. Материалы из минеральных и стеклянных волокон.

ISOVER VENTITERM

GobainIsover», Франция), 94,

ISOVER VENTITERM

Жесткие плиты из волокон на основе базальта, гидрофобизированные.

Франция), 6-10 EUR/м ISOVER POLTERM

ISOVER KL

Тоже, 74-236 EUR/м теплоизоляционных бетонов.

Екатеринбург), 1750 руб/м3.

В. Материалы из пенопластов

WALLMATE CW

экструдтрованного

CAVITYMATE

IZOPORBOARDS

бисерного полистирола.

(Фирма «Jzocam», Турция) № характеристика материалов. Плотность, теплопровод- паропро- Горючесть (длина ширина Плиты из базальтового волокна на синтетическом связуюшем, повышенной гидрофобизации («IZOMAT», Словакия), 66- Жесткие ветрозащитные плиты облицовки («Saint – Gobain Isover», Франция), 2,92 EUR/м стекловолокна («Saint – Gobain Isover», Франция), 5-18 EUR/м в зависимости от толщины свернутый в рулон («Saint – Gobain Isover», зависимости от толщины

ЦИОННЫЕ URSA НГ

ISOVERVENTITERM

Жесткие плиты из базальтовых волокон, гидрофобизированные(«Saint – Gobain Isover», Франция), ISOVERVENTITERMPlus Тоже, 6-10 EUR/м2 в заГ1 1000х600х50-

ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

ГЛАВА 2 В ОГРАЖДЕНИЯХ ЗДАНИЙ

Общая схема физико-климатических воздействий на стены зданий приведена на рис.2.1. К воздействиям наружного климата относятся солнечная радиация, температура и влажность воздуха, дожди и ветер.

Внутренние воздействия на ограждения зданий складываются из температуры и влажности внутреннего воздуха и парциального давления водяного пара.

Рис.2.1.Основные физико-климатические воздействия на стены зданий В результате физико-климатических воздействий, в наружных стенах зданий возникают три основных физических процесса, которые следует учитывать при проектировании теплозащиты зданий: теплопередача, паропроницаемость и воздухопроницаемость.

2.1. Теплопередача через ограждающие конструкции Тепловой поток (теплопередача) от одной поверхности ограждающей конструкции к другой возникает при разности температур t на противоположных поверхностях ограждений. Направление потока тепла – от поверхности с высокой температурой к поверхности с более низкой температурой. Зимой – из помещения на улицу, летом возможен обратный поток тепла, особенно при облучении фасадов зданий солнечной радиацией.

Тепловой поток Qк, то есть количество тепла, проходящего через 1 м площади ограждения за 1 час, прямо пропорционален разности температур на противоположных пропорционален сопротивлению теплопередаче конструкции ограждения Rтк, (м2·0С)/Вт:

RТК RTK

где в и н – температуры внутренней и наружной поверхности 2.1.1. Особенности теплопередачи в холодный период года При теплотехнических расчетах холодного периода года удобнее пользоваться не температурами поверхностей ограждения в и н, а температурами внутреннего и наружного воздуха tB и tH, которые широко представлены в нормативной и справочной литературе. В этом случае тепловой поток через ограждение определится выражением:

где Rто – общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м2·0С)/Вт, (от температуры tB до Графическое представление о теплопередаче через ограждающие конструкции приведено на рис.2.2.

Рис.2.2. Распределение температур в однослойном (а) и многослойном (б) ограждениях:

, 1, 2 – толщины слоев;, 1, 2 – коэффициенты теплопроводности материалов слоя, причем 1» 2, Q- тепловой поток Из рис. 2.2 видно, что общее сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций Rто (от температуры tB до температуры tH) состоит из трех слагаемых: сопротивлению теплоперехода у внутренней поверхности Rтв*) (перепад температур tB–В), сопротивлению теплопередаче конструкции ограждения Rтк (перепад температур В - Н) и сопротивлению теплоперехода у наружной поверхности ограждения Rтн*) (перепад температур Н- tH):

Сопротивления теплопередаче у внутренней и наружной поверхностей ограждения Rтв и Rтн определяются особенностями лучистого и конвективного теплообмена у этих поверхностей, что хорошо показано в работах Фокина К.Ф. [33]. Сопротивления теплопередачи у внутренней Rтв и наружной Rтн поверхностей ограждения являются обратными величинами коэффициентов теплоотдачи у внутренней В и наружной Н поверхностей, то есть:

RTB RTH

Значения коэффициентов В и Н широко представлены в нормативной литературе [62,63] и успешно используются в расчетах многие десятилетия.

Сопротивление теплопередаче конструкции ограждения Rк зависит от толщины ограждения –, м и коэффициента теплопроводности материала ограждения –, Вт/(м2·0С) и определяется по формуле (2.6):

Для многослойных ограждений сопротивление теплопередаче Rтк определяется как сумма сопротивлений теплопередаче отдельных слоев:

(рис.2.2,б):

Из формул (2.6 и 2.7) следует, что величина сопротивления теплопередаче конструкции Rтк возрастает с увеличением толщины ограждения или отдельного слоя и уменьшением теплопроводности материала, то есть коэффициента.

Это обстоятельство используется при проектировании необходимого уровня теплозащиты ограждения, при котором величина сопротивления В литературе по строительной теплотехнике прошлых лет изданий Rтв и Rтн называют также сопротивлениями тепловосприятию и теплоотдаче.

теплопередаче всего ограждения Rто будет больше требуемого RТО *), ТР определенного исходя из «суровости» климата.

На рис. 2.2 графики распределения температур по сечению ограждения справедливы для так называемых стационарных условий теплопередачи, когда tB и tH не изменяются во времени. Температура внутреннего воздуха tB практически не изменяется во времени, в то время как температура наружного воздуха tH постоянно изменяется, иногда в широких пределах. Однако, многочисленными исследованиями Фокина К.Ф., Ильинского В.М., Богословского В.Н. и других [2,11,33] показано, что стационарные условия теплопередачи могут быть с успехом использованы для теплотехнических расчетов холодного периода года, если в качестве tH принят так называемый расчетный параметр температуры наружного воздуха (см. разд. 3.2.1).

Расчетный параметр климатического фактора, в данном случае расчетная температура наружного воздуха, представляет собой такую постоянную величину климатического фактора, которая наиболее полно моделирует физические процессы в ограждениях, адекватно заменяя множество переменных величин этого фактора.

Таким образом, обеспечение неравенства Rто RТО является завершением теплотехнического расчета, но лишь условным завершением.

Условным, потому что Rто является сопротивлением теплопередаче не всего ограждения, а лишь «по глади» стены, оно не учитывает теплопотери через теплотехнические неоднородности, которые всегда выше, чем «по глади» и, в силу этого, Rто не характеризует общих тепловых потерь здания.

В реальных ограждающих конструкциях, наряду с «гладью стены», имеется большое количество участков, содержащих теплопроводные включения и различные теплотехнические неоднородности. Это углы наружных стен, оконные и дверные откосы, сопряжения элементов каркаса (колонны, балки, перемычки, плиты перекрытий) с ограждениями, ребра и связи жесткости в наружных стеновых панелях, металлические кронштейны системы утепляемых и вентилируемых фасадов и т.п.

Элементы каркаса или связи выполняются из железобетона или стали и имеют большую теплопроводность, поэтому в подобных участках ограждения возрастает тепловой поток и, следовательно, утечки тепла.

Таким образом, ограждение зданий представляет собой сложную конструкцию, отдельные участки которой имеют различное сопротивление теплопередаче, следовательно, различную величину тепловых потерь.

На рис. 2.3 (по данным [12]) приведена структура теплопотерь 17ти этажного жилого дома. Каркас дома – железобетонный монолитный, стены Методика определения требуемого (нормируемого) сопротивления теплопередаче RТО изложена в разделе 5.1.4.

- трехслойные с эффективным утеплителем с поэтажным опиранием на перекрытия. Окна и балконные двери выполнены в пластиковых переплетах с двухкамерными стеклопакетами.

Рис. 2.3.Структура теплопотерь через наружную стену за отопительный период:

1 – основные («по глади»); 2 – через углы; 3 – через сопряжения наружной стены с внутренними стенами; 4 – через сопряжения наружной стены с междуэтажными перекрытиями; 5 – через оконные откосы; 6- через прочие теплопроводные включения Из данных рис.2.3 можно видеть, что почти половина (47%) теплопотерь здания определяется участками с теплотехнической неоднородностью.

На тепловизионных съемках участки фасадов с утечками тепла «светятся» красным, причем по интенсивности свечения можно судить о величине утечки тепла.

Температура внутренних поверхностей ограждений в зоне теплопроводных включений - 1 будет ниже, чем эта же температура «по глади» - В и возникает опасность «точки росы» и конденсации влаги на поверхности ограждения.

На рис. 2.4 – 2.8 в качестве иллюстрации приведены некоторые узлы ограждающих конструкций с теплотехническими неоднородностями, приведены температурные поля и температуры внутренних поверхностей.

Изменение конструктивных размеров фризового блока в карнизном узле (рис.2.4) [33] могут понизить температуру внутренней поверхности стены у потолка с 7 0С до 5,7 0С, что повышает вероятность выпадения конденсата в этом углу.

На рис.2.5 [33] приведен классический горизонтальный стык трехслойных железобетонных панелей. Можно видеть, что в зоне ребер жесткости по периметру панелей температура внутренних поверхностей ниже аналогичной температуры «по глади» на 3,30С – 9,10С против 12,3 0С.

Для температурно-влажностных условий помещения с tB = 20 0С и = 50%, то есть нормативных, температура «точки росы» будет равна 9,3 0С, следовательно, при расчетных температурах наружного воздуха минус 290С и ниже по периметру панели будет выпадать конденсат.

Рис.2.4.Карнизный узел:

а – при толщине фризового блока 55 см; б- при толщине фризового блока 32см; 1 – стена из керамзитобетонных блоков; 2 – фризовый блок из шлакобетона;3 – многопустотный настил чердачного перекрытия; 4 – минеральная вата;5 – шлаковая засыпка Рис.2.5.Температуры внутренней поверхности горизонтального стыка железобетонных панелей наружных стен:

1 – гернит; 2 – цементный раствор; 3 – фибролит; 4 – железобетонная плита междуэтажного перекрытия; 5 – пенополистирол Углы наружных стен являются традиционно неблагополучными участками стены с точки зрения теплопотерь. Из рис. 2.6 [14] можно видеть, что температура внутренних поверхностей «по глади» составляет 11,90С, а в углу – 6,20С. Температура «точки росы»для данных температурно-влажностных условий (tB = 180С и В= 55%) составляет 8,80С, следовательно, в этом углу будет выпадать конденсат.

Традиционное «лечение» наружных углов заключается в размещении в этих местах стояков водяного отопления или устройства дополнительного утепления в углах (см. рис. 5.5 [14]).

Рис.2.6.Температурное поле в наружном углу стены из силикатного кирпича Оконные откосы также являются традиционным местом утечки тепла со всеми возможными последствиями: понижением температур поверхностей откосов, конденсат, постоянное увлажнение и плесень, рис.2.7.

Рис.2.7.Плесень на оконных откосах в жилом доме (Казань, ул.Глушко, д.9) Причиной образования плесени является понижение температуры внутренних поверхностей откосов ниже «точки росы». На рис. 2.8 [33] представлены температурные поля у оконных проемов. Из рис.2.8 видно, что оконные рамы со спаренными переплетами без специальных мероприятий по утеплению оконных коробок в проеме оказываются непригодными. (Примеры монтажных швов повышенной теплозащиты приведены в ГОСТ Р 52749- 2007 [43] и ГОСТ 24700-99 [38]).

Теплопроводные включения и теплотехнические неоднородности могут иметь самые разнообразные конфигурации, что отражается как на величине утечки тепла в этих участках ограждения, так и на температуре внутренней поверхности 1 в этой зоне.

При анализе влияния теплотехнических неоднородностей на теплозащитные свойства ограждающих конструкций перед проектировщиками стоят две задачи.

Рис.2.8.Температурные поля у оконного проема в стене 2 1 кирпича:

а – при двойных раздельных оконных переплетах; б – при спаренных оконных переплетах Первая– обеспечение санитарно-гигиенического показателя тепловой защиты. В этот показатель входит обеспечение нормируемого перепада t между температурами внутреннего воздуха tВ и внутренней поверхности ограничения В. При этом расчетный температурный перепад t0 не должен превышать нормируемых величин tН, т.е. :

В этот показатель входит также обеспечение температуры внутренней поверхности ограждения в зоне теплопроводных включений не ниже температуры «точки росы» tp для температурно-влажностных условий данного помещения, т.е.:

Вторая задача – энергетическая. Она касается обеспечения удельного расхода тепловой энергии на отопление здания qр не более нормируемого значения этого показателя qН то есть:

Удельный расход тепловой энергии относят к 1м2 площади помещений или 1м3 отапливаемого объема. В соответствии с этим, его измеряют в кДж/(м2·0С·сут) или кДж/(м3·0С·сут).

В связи с тем, что наружная оболочка здания состоит из участков с различными сопротивлениями теплопередаче, задача сводится к определению такой величины сопротивления теплопередаче, при которой тепловые потери фрагмента ограждения, отдельного этажа или всего здания будут соответствовать реальным теплопотерям. Эта величина получила наименование приведенного сопротивления теплопередаче ПР RТО.

Определение величины приведенного сопротивления теплопередаче RТО представляет собой большую теплотехническую задачу, особенно в связи с широким использованием разнообразных фасадных систем.

Известны глубокие исследования этой проблемы [6,7, 28], однако они еще не адаптированы к проектной практике и нормативным документам, где продолжают использовать простейшие рекомендации, связанные с коэффициентом теплотехнической однородности – r, а приведенное сопротивление теплопередаче определяется по формуле*):

Значения коэффициентов r приведены в ряде нормативных изданий [44, 55, 62], выборка из которых приведена в табл. 2.1.

Определение приведенного сопротивления теплопередаче см. также раздел 5.1.6.

Коэффициенты теплотехнической однородности (r) для различных конструкций Сплошная кладка из крупноформатных пустотелых Сплошная кладка из полнотелого и пустотелого керамического, силикатного и утолщенного кирпича. 0, Облегченная кладка из полнотелого, пустотелого внутренним слоем из плитного эффективного утеплителя с гибкими стальными связями или сетками.

Однослойные легкобетонные панели.

Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и гибкими стальными связями.

То же с железобетонными шпонками или поперечными ребрами из керамзитобетона.

То же с поперечными железобетонными ребрами Работами В.Г. Гагарина [7,8] показано, что величины коэффициентов теплотехнической однородности r, представленных в нормативных документах, недостаточно обоснованы, завышены и требуют глубоких самостоятельных исследований. В зависимости от конструкции ограждения, завышение r, представленных в таблице, от реальных составляет 10-40%.

В работе [19] показано, что коэффициент теплотехнической однородности снижается с увеличением сопротивления теплопередаче RО,усл рис.2.9.

Рис.2.9.Зависимость коэффициента теплотехнической однородности в трехслойной железобетонной панели от условного сопротивления теплопередаче RО :

1 – с пенополистирольными плитами = 0,04 Вт/(м·0С);

2 – с минераловатными плитами = 0,08 Вт/(м·0С) Из рис.2.9 видно, что увеличение сопротивления теплопередаче RTO от уровня санитарно-гигиенической безопасности 1,2 – 1,5 (м2·0С)/Вт до уровня энергосбережений 3,2–4,2(м2·0С)/Вт снижает коэффициент теплотехнической однородности на 10-15%. Причем интенсивность изменения r от RTO зависит от вида утеплителя (кривые 1 и 2).

2.1.2. Особенность теплопередачи в теплый период года В летний период года тепловой поток направлен, как правило, от наружной поверхности ограждения к внутренней, особенно при действии солнечной радиации на фасады зданий. В этом случае конструкция ограждения должна максимально поглощать тепловой поток и не повышать температуру внутренней поверхности на величину, предусмотренную в нормативных документах.

Температура наружной поверхности ограждения при действии солнечной радиации зависит от температуры наружного воздуха tН (0С), интенсивности (плотности теплового потока) солнечной радиации S (Вт/м2), скорости ветра (м/с) и может быть определена по формуле Шкловера А.М.:

где – коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждения;

наружной поверхности ограждения, Вт/(м2·0С).

В определенное время суток слагаемое S/Н может составлять десятки градусов.

Температура наружного воздуха в суточном ходе достигает своего максимума в 15-17 часов. В это время суток солнце находится на западе и максимальная интенсивность солнечной радиации приходится на западные фасады зданий. Эти два фактора и обусловливают проверку ограждающих конструкций, обращенных на запад, на «теплоустойчивость»*) в летнее время.

Именно этот термин используется в литературе по строительной теплофизике и нормативных документах при оценке перегрева помещений в летнее время.

Рис.2.10.Схема передачи тепловой волны через однородную однослойную конструкцию:

1 – ограждающая конструкция; 2 – зона затухания тепловой волны в ограждении; S – слой резких колебаний Поскольку изменения температуры наружного воздуха и интенсивности солнечной радиации имеют суточный ход, то тепловое воздействие на наружную поверхность ограждения будет волнообразным:

максимальным – в 15 часов дня и минимальным – в 3 часа ночи. В связи с этим, в ограждении с периодом один раз в сутки (24 часа) возникают тепловые волны, которые, перемещаясь от наружной поверхности ограждения к внутренней, затухают на определенную величину в зависимости от конструкции ограждения и теплотехнических характеристик материалов. Схематическое представление о тепловых волнах в ограждении приведено на рис.2.10.

Амплитуда колебаний температуры наружной поверхности ограждения АН определится из формулы:

Smax и Sср – соответственно, максимальное и среднее Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждения Ав будет меньше амплитуды АН на величину затухания тепловой волны в ограждающей конструкции, то есть:

Интенсивность затухания тепловой волны в однослойном ограждении определяется величиной тепловой инерции этого ограждения D, которая представляет собой безразмерную характеристику ограждения и определяется произведением его сопротивления теплопередаче R, (м2·0С)/Вт на коэффициент теплоусвоения материала S, Вт/(м2·0С):

Значения коэффициентов теплоусвоения S характерных групп материалов Плиты из стеклянного штапельного волокна, 0,3 0, силикатного кирпича, 0=1600-1800 кг/м железобетон, 0=2400-2500 кг/м Гранит, гнейс, базальт, 0=2800 кг/м Влияние коэффициента теплоусвоения материала на величину тепловой инерции отдельного слоя или ограждения в целом прослеживается на основе анализа сравнительных данных величины этого коэффициента для характерных групп материалов (табл. 2.2). Из табл. 2. следует, что, чем выше плотность материала, тем выше его коэффициент теплоусвоения и тем выше будет тепловая инерция слоя или ограждения.

Чем больше тепловая инерция ограждения D, тем медленнее оно нагревается и медленнее остывает, то есть для распространения тепловой волны от одной поверхности до другой требуется время, прямо пропорциональное величине D.

Величина тепловой инерции D положена в основу классификации ограждающих конструкций по показателю тепловой массивности:

Тепловая массивность ограждений принята за основу при выборе расчетных температур наружного воздуха для холодного периода года: для легких ограждений требуется не более суток для прохождения тепловой волны от одной поверхности ограждения до другой, поэтому в качестве расчетной температуры принята температура наиболее холодных суток;

для массивных ограждений требуется гораздо большее время для прохождения тепловой волны от одной поверхности ограждения до другой, поэтому в качестве расчетной температуры принята температура наиболее холодной пятидневки.

В летних условиях, как было показано ранее, продолжительность воздействия тепловой волны связана с суточным ходом как температуры наружного воздуха, так и интенсивности солнечной радиации. В этих условиях на распространение тепловой волны от наружной поверхности ограждения к внутренней играет роль слой ограждения, непосредственно примыкающий к наружной поверхности. Этот слой называют слоем резких колебаний. Его особенность состоит в том, что величину тепловой инерции этого слоя приравнивают к единице DS = 1.

Из этого выражения можно получить формулу для определения толщины слоя резких колебаний S:

Слой меньшей толщины называют «тонким», у которого тепловая инерция D1, а большей толщины – «толстым», у которого D1.

Особенность слоя резких колебаний состоит еще и в том, что амплитуда температуры наружной поверхности ограждения АН уменьшается в два раза, когда тепловая волна достигает границы слоя резких колебаний (см.

рис. 2.10).

Для многослойных ограждений величина тепловой инерции D определяется как сумма тепловой инерции всех слоев:

Однако, эта формула пригодна лишь для приближенной оценки тепловой инерции многослойного ограждения, поскольку не учитывает порядка расположения его слоев. При прохождении тепловой волны через многослойную конструкцию ее затухание зависит как от параметров отдельного слоя, так и от соседних с ним слоев. Характеристика отдельных слоев: «толстого» (D1) или «тонкого» (D1) приводит к понятию «коэффициент теплоусвоения поверхности слоя» - Y, в формировании которого участвуют параметры как конкретного слоя, так и соседнего с ним. Это происходит в том случае, когда слой резких колебаний толщиной S захватывает второй или даже последующие слои.

Для «толстых» конструктивных слоев ограждения, когда D1, коэффициент теплоусвоения поверхности слоя численно равен коэффициенту теплоусвоения материала слоя, т.е. Y=S. Если наружный или какой-либо другой слой ограждения является «тонким» и D1, то на теплоусвоение этого слоя влияет соседний слой, следующий за ним по ходу тепловой волны.

В этом случае коэффициент теплоусвоения поверхности слоя Yi вычисляется по формуле:

где индекс (i-1) обозначает соседний слой, следующий за слоем (i) по направлению тепловой волны.

В связи с тем, что в начале расчета не всегда ясно, как отдельные слои ограждения будут «усваивать» тепловую волну, нумерация слоев в многослойном ограждении начинается от внутренней поверхности к наружной, т.е. против движения тепловой волны.

После анализа процесса затухания тепловой волны в многослойном ограждении стало возможным записать общую формулу для определения величины затухания :

где е = 2, 718 –основания натуральных логарифмов;

D – показатель тепловой инерции всего ограждения;

S– коэффициенты теплоусвоения материалов слоя;

Y– коэффициенты теплоусвоения поверхности слоя;

В и Н –коэффициенты теплоотдачи у внутренней и наружной В связи с тем, что формулы для расчетов и Yi достаточно трудоемки, для предварительных расчетов можно воспользоваться предложениями Богословского В.Н. [2] по упрощенным формулам определения затухания тепловой волны и времени ее прохождения до внутренней поверхности ограждения (время запаздывания) –.

В i-том слое многослойного ограждения величина затухания тепловой волны может быть определена по формуле:

тогда затухание в многослойном ограждении определится по формуле:

Для определения времени запаздывания применима формула:

2.1.3. Влияние взаимного расположения слоев на теплозащитные Сопротивление теплопередаче многослойного ограждения - Rтк складывается из сопротивлений теплопередаче отдельных слоев Ri. В соответствии с формулой (2.7), на величину Rтк не влияет последовательность расположения слоев и для расчета теплопотерь ограждения или здания в целом этого оказывается достаточно. Однако, эксплуатационные свойства ограждающих конструкций, температура материалов слоев внутри ограждения зависят как от величины Rтк, так и от взаимного расположения отдельных слоев.

Рассмотрим «модельное» ограждение, состоящее из двух слоев:

конструктивного (1) и теплоизоляционного (2) с расположением последнего с наружной стороны (рис.2.11, а), как рекомендуется нормативной литературой по проектированию теплозащиты [62], и с внутренней стороны (рис.2.11, б), как рекомендуют некоторые авторы [9,10].

Сопротивления теплопередаче Rто для случая (а) и случая (б) будут одинаковыми, поскольку неизменными остаются 1 и 2, 1 и 2:

RТО RTB RTK RTH RTB RTH.

Однако, эксплуатационные качества двух вариантов этого ограждения будут различными. На рис.2.11 приведены кривые распределения температур по сечению стены для летних и зимних условий. В случае (а) перепад температур в несущей конструкции ta между летом и зимой будет небольшим. Несущая конструкция в этом случае работает почти в постоянном температурном режиме и имеет низкие температурные деформации. В случае (б) перепад температур в несущей конструкции «зима – лето» - tб будет значительно больше, следовательно, больше будут температурные деформации несущих конструкций и выше – вероятность появления трещин в зданиях.

Рис.2.11. Распределение температур в двухслойной наружной стене с различным расположением несущих (1) и теплоизоляционных (2) слоев, летом (3) и зимой (4):

а) теплоизоляционный слой расположен снаружи стены; б)–внутри; 1 и 2 – толщины, а 1 и 2 – коэффициенты теплопроводности слоев; ta и tб – перепад температур в несущем слое стены от зимы к лету Таким образом, с точки зрения снижения температурных деформаций в несущих конструкциях и снижения вероятности появления трещин в зданиях, теплоизоляционный слой следует располагать с наружной стороны ограждающей конструкции.

Конструкционный слой выполняется, как правило, из плотных материалов, обладающих высокой тепловой инерцией D. Эти слои медленно нагреваются при воздействии тепловой волны и медленно остывают. С точки зрения теплозащиты зданий, это свойство ограждений называют теплонакопительной способностью [31].

В зимний период внутренний слой с высокой тепловой инерцией поддерживает стабильную температуру в помещении как при кратковременном падении температуры наружного воздуха, так и при временном отключении отопления.

Некоторую аналогию можно провести с так называемой русской печью, которую в избах топили один раз в сутки, а тепло в доме поддерживалось за счет медленного остывания большой массы кирпича русской печи.

В летних условиях основная энергия теплового потока от солнечной радиации будет поглощена наружным теплоизоляционным слоем, а внутренний слой с высокой тепловой инерцией не будет успевать прогреваться при суточном цикле колебаний тепловой волны. В случае размещения конструктивного слоя с высокой тепловой инерцией с наружной стороны (по схеме рис.2.11,б), высокая летняя температура и солнечная радиация прогреют этот слой в дневное время. За короткие летние ночи массивный слой не «остынет» и будет накапливать тепло, которое постоянно будет передаваться в помещение.

Таким образом, для обеспечения постоянства температур внутреннего воздуха в помещениях внутренний слой ограждающих конструкций должен выполняться из плотных материалов с высокой тепловой инерцией.

Влияние взаиморасположения слоев на теплозащитные свойства ограждений не исчерпывается двумя рассмотренными примерами.

Большое влияние взаиморасположение слоев оказывает на процесс диффузии водяного пара через ограждение и его конденсацию. Эти процессы подробно рассмотрены в разделе 2.2.7.

2.1.4. Влияние величины сопротивления теплопередаче ограждений на их эксплуатационные свойства и долговечность В связи с переходом на повышенные теплозащитные качества ограждающих конструкций, их требуемое сопротивление теплопередаче увеличилось в несколько раз. Так, например, для Казани RTO увеличилось с 1,1 (м2·0С)/Вт до 3,2 (м2·0С)/Вт и стены из кирпича толщиной 64см перестали соответствовать новым нормам.

Сопротивление теплопередаче ограждений Rто3 (м2·0С)/Вт может быть достигнуто только в многослойных конструкциях с использованием эффективных утеплителей (пенопластов, утеплителей из минеральных волокон и др.). Использование многослойных ограждений значительно усложнило их конструкцию, что внесло дополнительные сложности как в теплозащитные характеристики ограждений за счет появления большого количества теплотехнических неоднородностей, так и в эксплуатационные свойства за счет возникновения таких температурно-влажностных условий в ограждении, которые требуют более тщательного подбора материалов ограждений, особенно их наружных слоев.

Основной задачей при введении новых норм повышенной теплозащиты ограждающих конструкций является экономия энергоресурсов на отопление зданий, однако многие аспекты теплопотерь в зданиях учтены недостаточно полно.

В работе Самарина О.Д. [28] приведен анализ теплопотерь в жилых и общественных зданиях. В работе показано, что теплопотери через стены жилых зданий, в среднем, составляют 8-20 % в зависимости от их сопротивления теплопередаче. Таким образом, вводя повышенную теплозащиту стен, новые нормы предполагают экономию теплопотерь лишь в некоторой части, внутри 8-20 %.

Гагарин В.Г. [5] показал, что теплопотери через стены могут составлять 4,5 % от потребления энергии в стране. То есть увеличением сопротивления теплопередаче стен экономия энергии по стране составит лишь некоторую часть от 4,5 % и кардинальной экономии энергоресурсов по стране не будет достигнуто. Рассматривая многослойные стены с облицовкой из кирпича, Гагарин В.Г. [8] показывает, что эти стены обладают малой чувствительностью удельных теплопотерь здания к изменению их сопротивления теплопередаче при значениях RTO 1, (м2·0С)/Вт, рис.2.12.

Рис.2.12.Зависимость теплопотерь через 1м2 ограждающей конструкции от приведенного сопротивления теплопередаче (расчет по формуле Q=0, 024 (ГСОП/ RTO, где ГСОП – градусо-сутки отопительного периода, 0С·сут/год; Q – теплопотери за отопительный период через 1 м2 конструкции, кВт·ч/(м2·год) Из рис. 2.12 можно видеть, что увеличение приведенного сопротивления теплопередаче больше 1,5–2,0(м2·0С)/Вт приводит к незначительной экономии теплопотерь за годовой период эксплуатации.

Аналогичные результаты исследований энергетического баланса 9ти этажного жилого дома с естественной вентиляцией приведены в работе [19] (рис.2.13).

На рис.2.13 приведенные сопротивления теплопередаче R0ПР определены по требованиям СНиП II-3.79*: из условий санитарногигиенической безопасности и из условий энергосбережения. Из кривой (г.Тверь) видно, что при увеличении R0ПР от 1,2 (сан.-гиг. безоп.) до 3, (энергосб.), то есть в 2,7 раза, теплопотери снижаются только на 23, 8%.

Для Якутска снижение теплопотерь еще меньше – 20,5 %.

Приведенные данные убедительно показывают, что многократное увеличение приведенного сопротивления теплопередаче не компенсируется адекватным энергосбережением. Вместе с тем, повышение значения усложняет конструкцию ограждения, изменяет температурно-влажностные условия в ограждениях, особенно в их наружных слоях, что приводит к деградации материалов и снижению долговечности ограждений.

Рис.2.13.Снижение теплопотерь жилого 9и этажного дома при увеличении теплозащитных качеств наружных стен:

–значение R0ПР наружных стен из условий обеспечения санитарно - гигиенической безопасности; - значение R0ПР наружных стен из условий энергосбережения;

1 – г.Тверь (ГСОП=5014); 3 – г.Ханты-Мансийск (ГСЛП=7200);

2- г. Якутск (ГСОП=10394); 4- г.Ленск, г. Уренгой (ГСОП=9000) Исследования зданий после 5-10 лет эксплуатации, стены которых имеют повышенное сопротивление теплопередаче [8,17,18], выявили образование трещин наружных слоев штукатурки, нанесенной по сетке на теплоизоляционные материалы, уже на 2-3 году эксплуатации. Причем, горизонтальные трещины образуются в результате сдвига фасадной штукатурки по высоте здания. Трещины, расходящиеся в стороны от углов оконных проемов, являются следствием некачественного армирования этих зон. Большую роль в образовании трещин фасадных штукатурок по теплоизоляционному слою играет замена жестких минераловатных плит на полужесткие или даже мягкие и низкое качество работ.

Большое распространение получили многослойные фасадные системы с наружным слоем из лицевого керамического кирпича. Дефекты таких облицовочных слоев стали проявляться на 5-7 году эксплуатации.

Это трещины на фасадах, разрушение лицевого керамического кирпича в зоне перекрытий от механических нагрузок в узлах сопряжения облицовочного слоя с конструктивными элементами здания. Отсутствие армирования горизонтальных рядов кладки в облицовочном слое, а также некачественная установка гибких металлических связей, соединяющих облицовочный слой с конструктивными элементами стены или их недостаточное количество, являются причиной вертикальных трещин, а иногда – отслоения и выпадения лицевого кирпича и полного обрушения участков облицовочного слоя.

Большие разрушения облицовочного кирпича происходят в слоях, установленных на металлические уголки, прикрепленные к железобетонным перекрытиям. Конденсат, образующийся на металлическом уголке, повышает влажность кирпича и приводит к морозному разрушению.

Основной причиной появления преждевременных дефектов в наружных штукатурных слоях и кирпичных облицовочных слоях является неучет при проектировании стен с повышенной теплозащитой новых температурно-влажностных условий в наружных слоях стены. Новых по отношению к традиционным сплошным конструкциям стен. Условия работы облицовки из лицевого керамического кирпича в сплошной кирпичной стене, когда она тычковыми рядами соединяется со всей массой стены, будут отличаться от условий работы облицовочного слоя, установленного после эффективной теплоизоляции. Прежде всего, облицовка по кирпичной стене имеет высокую тепловую инерцию, т.к.

работает со стеной как единая конструкция. Конструкция с высокой тепловой инерцией менее подвержена колебаниям наружных температур малых периодов. Отдельно стоящая облицовка из кирпича после слоя теплоизоляции и скрепленная с конструктивом стены гибкими связями имеет небольшую тепловую инерцию и, следовательно, даже суточные колебания температур будут изменять ее температурно-влажностный режим.

Рис.2.14.Распределение температур в наружной стене с различным уровнем теплоизоляции. (tH=-250C, tB=200C), 1-R0=1,2 (м2·0С)/Вт,2-R0=3,2 (м2·0С)/Вт В работе [17] показано, что увеличение сопротивления теплопередаче наружных стен с 1,2 до 3,2 (м2·0С)/Вт приводит к более глубокому промерзанию облицовочного слоя (с -15,60С до -21,50С) (рис.

2.14).

Количество циклов замораживания – оттаивания в кирпичной облицовке толщиной 120мм будет больше, чем в той же облицовке в сплошной кирпичной стене. В работе [18] показано, что ежегодно за осенне-зимний и зимне-весенний периоды такая облицовка из кирпича мм толщиной в климате Москвы 6 раз подвержена замораживанию и оттаиванию. В условиях более континентального климата количество циклов будет возрастать: в Новосибирске – до 10, в Сургуте – до 11. При этих циклах облицовочный слой будет промерзать до -2,70С при R0=1,2, до -6,80С при R0=2,2 и до -7,5 0С при R0=3,2 (м2·0С)/Вт. Таким образом, с увеличением уровня теплоизоляции стены, наружный слой подвержен более глубокому промерзанию, следовательно, будет быстрее разрушаться.

Обобщая проведенные исследования, в работе [19] сделана попытка получить зависимость между увеличением нормируемой величины сопротивления теплопередаче фасадных систем R0TP и снижением продолжительности их эксплуатации до первого капитального ремонта.

Выборка из полной таблицы в [19] представлена в табл.2.3.

Согласно данным табл. 2.3, действительно снижается срок до первого капитального ремонта с ростом сопротивления теплопередаче ограждений. Одной из причин этого является тот факт, что малую величину сопротивления теплопередаче можно получить в сплошных кирпичных или каменных стенах, которые не имеют дефектов многослойных стен с повышенным сопротивлением теплопередаче.

Продолжительность эксплуатации фасадных систем до первого капитального ремонта в зависимости от величины их сопротивления теплопередаче Продолжительность Температура воздуха наиболее холодной пятидневки эксплуатации первого капитального ремонта, года Проведенный анализ причин образования дефектов в наружных слоях стен с повышенной теплозащитой позволяет сделать некоторые выводы:

Проектирование многослойных фасадных систем с эффективными теплоизоляционными слоями ведется по старым принципам проектирования стен из сплошной Подбор материалов для наружной облицовки проводится без учета того факта, что в стенах повышенной теплозащиты наружный слой находится в других температурновлажностных условиях (большей влажности, более низких температур, большего количества циклов замораживания и оттаивания). Следовательно, требуются другие, более стойкие материалы, чем для стен из сплошной кирпичной Для реального проектирования фасадных систем в проектных организациях требуется более детальное исследование температурно-влажностных условий многослойных ограждений и особенно их наружных слоев с учетом различных конструкций фасадных систем, выполненных из 2.2. Паропроницаемость ограждающих конструкций В зависимости от условий эксплуатации зданий, материалы ограждающих конструкций содержат определенное количество влаги. По характеру увлажнения ограждающих конструкций всю влагу можно разделить на два типа: так называемую конструктивную, что связано с недостатками конструктивного решения (капиллярная от грунтовых оснований, атмосферная от косых дождей и т.п.) и эксплуатационную, что связано с сорбционным поглощением влаги строительными материалами из влажного воздуха и с диффузией парообразной влаги через ограждающую конструкцию за счет разности парциальных давлений влажного воздуха внутри и снаружи здания.

Капиллярное и дождевое увлажнение ограждающих конструкций может быть устранено различными конструктивными решениями и здесь не рассматривается.

Эксплуатационная влага (сорбционное и диффузионное увлажнение) является постоянной весь срок жизни здания и требует детального рассмотрения. С точки зрения теплозащиты здания это особенно важно, потому что с ростом влажности материалов ограждений резко снижаются его теплозащитные свойства, т.к. теплопроводность воды в 20 раз выше теплопроводности воздуха.

Сорбционное увлажнение материалов ограждающих конструкций зависит от влажностного режима помещений и климатических «Зон влажности» места строительства. Снижение сопротивления теплопередаче за счет сорбционного увлажнения учтено в нормативной литературе (СНиП 23-02-2003) путем выбора соответствующего значения коэффициента теплопроводности материалов: по графе А – для сухих и нормальных условий, по графе Б – для влажных условий (Б А).

Диффузное увлажнение материалов ограждающих конструкций связано с перемещением парообразной влаги в ограждении за счет разности парциальных давлений водяного пара в воздухе помещения и в наружном воздухе.

2.2.1.Общие закономерности диффузии водяного пара через Процесс паропереноса во многом аналогичен процессу теплопереноса, поэтому количество проходящей через ограждение парообразной влаги может быть определено по формуле:

G – количество водяного пара в мг, проходящего через 1м2 в где ев и ен– парциальное давление водяного пара внутри и снаружи Из формулы (2.24) следует, что количество водяного пара, проходящего через ограждение, тем выше, чем больше разность (еВ – еН).

Парциальное давление водяного пара е, в свою очередь, зависит от температуры воздуха и его относительной влажности. Величина (е В – еН) для средней климатической зоны России может превышать 1000 Па.

Например, для нормальных температурно-влажностных условий в помещениях с tВ=200С и В=50%, значение максимальной упругости водяного пара при tВ=200С, определенное по справочной таблице составит ЕВ=2338 Па. По величине относительной влажности воздуха В=50% с использованием формулы =(е/Е)·100, получим величину действительной упругости водяного пара в помещении:

Для наружного воздуха получим аналогично:

- для зимних условий с tН=-200С и Н=85%;

ЕН=103 Па и еН=88 Па и разность (еВ – еН)=1169-88 =1081 Па;

- для весенне-осеннего периода с tН=50С и Н=70%;

ЕН=872 Па и еН=610 Па и разность (еВ – еН)=1169-610=559 Па.

Из приведенных примеров становится очевидно, что наибольшие потоки парообразной влаги проходят в ограждение в зимний период из-за большей разности (еВ – еН).

В соответствии с формулой (2.24), количество парообразной влаги проходящей через ограждение, обратно пропорционально сопротивлению паропроницанию RПО, которое определяется по формуле:

где – толщина однослойного ограждения или отдельного слоя в многослойном ограждении, м;

– коэффициент паропроницаемости материала слоя, Из формулы (2.25) следует, что сопротивление паропроницанию растет с увеличением толщины слоя или выбора материала с меньшим коэффициентом паропроницаемости.

Графическое представление о переносе парообразной влаги через ограждение представлено на рис. 2.15.

Рис. 2.15.Перенос парообразной влаги через однослойную ограждающую конструкцию Из рис. 2.15 следует, что общее сопротивление паропроницанию ограждения складывается из трех составляющих:

В силу небольших значений RПВ и RПН по сравнению с RПК, отечественные [33] и зарубежные [1,31,35] ученые пренебрегают значениями RПВ и RПН, а сопротивление паропроницанию ограждения RПО представляется только величиной RПК. При этом значения еВП и еНП заменяются при расчетах на еВ и еН (см. рис.2.15).

Сопротивление паропроницанию различных типов ограждающих конструкций RПО обычно находится в пределах от 3 до 20 (м2·ч·Па)/мг.

Если использовать разность еВ - еН, полученную нами ранее для зимнего периода, равную 1081 Па, то можно оценить величину потоков парообразной влаги для ограждений с различными RПО:

- Для RПО=3 (м2·ч·Па)/мг будем иметь:

- Для RПО=20 (м2·ч·Па)/мг будем иметь:

Из этого примера следует, что количество диффундирующей парообразной влаги в ограждениях может различаться в 6 и более раз. Повидимому, и влияние влаги на свойства ограждений будет также различаться в разы.

Для анализа процесса паропроницания через ограждения требуется информация о температурах наружного (tН) и внутреннего (tВ) воздуха, а также температур по сечению ограждения (ВП, х, НП). Требуется информация о величине давления водяного пара (максимального Е и действительного е) в наружном и внутреннем воздухе (EВ, ЕН, еВ, еН), а также по сечению ограждения (Ех,ех), относительной влажности наружного воздуха (Н) и воздуха в помещении (В).

Параметры климата места строительства (tH и Н) определяются по нормативным документам или данным местных метеостанций. Параметры микроклимата помещений (tВ и В) определяются назначением помещения по нормативным документам. Значения Е определяются по величине температуры по справочным таблицам. Значения е определяются по величинам Е и с использованием формулы относительной влажности воздуха Значения еХ в различных сечениях ограждающей конструкции определяются по формуле:

где RПО и RПХ - общее сопротивление паропроницания ограждающей конструкции и сопротивление паропроницанию части конструкции от внутренней поверхности до Значения температур в различных сечениях ограждающей конструкции (х) определяются по аналогичной формуле:

где RТО и RТХ – общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции и сопротивление теплопередаче части конструкции от внутренней поверхности до сечения Полученные значения t,, e и Е наносят на сечение ограждающей конструкции и проводят анализ увлажнения. Следует заметить, что с достаточной точностью многие из перечисленных параметров могут быть получены не только расчетным путем по формулам (2.28) и (2.29), но и графически, если сечение ограждающей конструкции представлять в масштабе сопротивления теплопередачи–Rт и сопротивления паропроницанию–RП. В этом случае все зависимости (t-Rт) и (е, Е - RП) оказываются линейными, за исключением зависимости (Е - RП) для однослойной ограждающей конструкции, потому что зависимость Е от t имеет вид параболы (см. след. раздел).

2.2.2. Увлажнение однослойных ограждений На рис. 2.16 представлено распределение температур (а) и максимальных упругостей водяного пара (б) по сечению конструкции.

Следует обратить внимание на то, что зависимость t-Rт линейная, а зависимость Е - RП имеет вид параболы и для более точного построения указанной параболы необходимо иметь значения температур в 2-3 точках по сечению конструкции, как и показано на рис. 2.16, б.

Рис. 2.16. Зависимости t – RТ (а) и Е – RП (б) для однослойных ограждающих конструкций Как было установлено ранее, RПВ и RПН весьма малы и в дальнейших расчетах не учитываются, поэтому в дальнейших расчетах общее сопротивление паропроницанию конструкции RПО будет представлено только величиной RПК (сопротивлением паропроницанию конструкции стены), а значения ЕВ, еВ, ЕН, еН, относящиеся к внутреннему и наружному воздуху, будут отнесены к внутренней и наружной поверхности ограждения.

Рис. 2.17. Максимальная (Е) и действительная (е) упругости водяного пара в однослойной конструкции При определении зоны конденсации парообразной влаги исходим из правила, что внутри конструкции е не может быть больше Е, поскольку это обстоятельство и вызывает выпадение конденсата. Если судить по рис.2.17, то зона конденсации должна лежать между точками пересечения кривой ЕВ-ЕН с прямой еВ – еН (на рис.2.17 обозначены буквами А и Б).

Однако, по общепринятой практике, и отечественными, и зарубежными исследователями принято зону конденсации выделять по точкам пересечения касательных из точек ев и ен к кривой ЕВ – ЕН. На рис.2.17 это точки Е1 и Е2 и заштрихованная область.

Количество конденсата, выпадающего за 1 час, (в заштрихованной зоне) определяется как разность плотностей диффузионных потоков (G1) и (G2), то есть как разность плотностей диффузионных потоков до и после конденсации:

Пока климатические условия не изменятся, количество конденсата, выпадающего за 1 час, остается постоянным, а за время Т (ч) выпадает qК конденсата:

Пример расчета с пояснениями. Рассмотрим наружную стену из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной =0,77 см (в три кирпича), =0,7 Вт/(м·0С); = 0,11 мг/(м· ·ч·Па). Для определения кривой Е по сечению стены разделим ограждение на условные слои толщиной по 0,154 м. Для упрощения расчетов примем, что ограждение не имеет штукатурки.

Сопротивление паропроницанию:

Сопротивление теплопередаче:

Климатические условия эксплуатации (Москва):

tH=-10,20С (температура наиболее холодного месяца); ЕН= 260 Па; Н=84%;

еН=260·0,84 =218 Па. tB=200С; В=55%; ЕВ=2338 Па; еВ= 2338·0,55= Па.

Расчетная схема к определению паропроницаемости ограждения представлена на рис.2.18.

Рис.2.18.Расчетная схема к определению паропроницаемости ограждения Расчет температур В, Х и Н ведется по формуле (2.29). По значениям температур в сечении ограждения Х с использованием справочных таблиц определяются ЕХ. Действительные упругости водяного пара определяют по формуле (2.28).

По значениям Х определим значения ЕХ:

Все рассчитанные значения, е и Е наносим на поперечное сечение ограждения (рис.2.19) и проанализируем полученный результат.

Рис.2.19.Распределение температур (t и ), действительных (е) и максимальных (Е) давлений водяного пара по сечению ограждения при tH=-10,20C. 1,2,3,..- условные слои ограждающей конструкции Из рис. 2.19 видно, что кривая Е располагается выше кривой е, следовательно, в ограждении не наступает точка росы, и парообразная влага не будет конденсироваться. Рис. 2.19 построен по результатам расчета при температуре наружного воздуха tH = -10,20С, что является средней температурой самого холодного месяца. Если нет конденсации влаги при температуре – 10,20С, то, естественно, ее не будет и при более высоких температурах. Однако, в Москве в январе месяце наблюдаются температуры воздуха значительно ниже среднемесячной -10,20С. Для исследования процессов паропроницания в ограждениях при более низких температурах наружного воздуха продолжим анализ того же ограждения при температуре наружного воздуха tН=-150С. При этой температуре ЕН=165 Па, еН = 165·0,84=139 Па. Расчетные параметры ограждения Х, ЕХ и еХ при температуре наружного воздуха tН= - 150С представлены на рис.2.20.

Из рис.2.20 видно, что в сечениях 3/4 и 4/5 величины максимальной упругости водяного пара Е оказались меньше величины действительной упругости е, что невозможно с физической точки зрения, следовательно, в сечениях 3/4 и 4/5 будет конденсироваться водяной пар.

Для оценки количества конденсированной влаги используем метод, описанный в начале раздела, и проведем касательные к кривой Е из точек еН и еВ. Касательные коснутся кривой Е в точках Е3/4 и Е4/5 (на рис. 2.20 эти касательные не показаны, чтобы не перегружать чертеж).

Рис.2.20.Распределение температур (t и ), действительных (е) и максимальных (Е) давлений водяного пара по сечению ограждения при tН=-150С. 1,2,3,..- условные слои ограждающей конструкции Количество конденсированной влаги определится по формуле (2.30).

В нашем случае плотность диффузионного потока до зоны конденсации G будет равна:

где RП1 – сопротивление паропроницанию от внутренней По аналогии G2 будет равна:

где RП2=1,4 (м ч·Па)/мг В итоге в ограждении на 1 м2 в течение 1 часа будет конденсироваться Gкон= G1 – G2 = 177,86 – 127,86 = 50 мг парообразной влаги.

В реальных условиях эксплуатации использование формулы (2.31) будет затруднено, потому что температура наружного воздуха постоянно изменяется, вслед за которой будут изменяться условия паропроницания и количество конденсированной влаги.

Так, например, если температуру наружного воздуха принять t =С (ЕН=103 Па, еН = 103· 0,84 = 86 Па), то конденсация водяного пара в рассматриваемом ограждении будет не только в сечениях 3/4 и 4/5, но и в сечении 2/3, в котором е2/3 будет больше Е2/3:

и Е2/3 при 2/3=2,40С будет равна 727 Па, т.е. 806 727 Па.

Таким образом, процесс конденсации водяного пара в ограждении определяется не только параметрами ограждения, но также величиной расчетного параметра наружного воздуха tН. Из этого следует, что расчетный параметр tН для оценки процессов конденсации водяного пара требует более глубокого исследования.

2.2.3. Увлажнение многослойных ограждений конструкционного слоя, материал которого имеет высокие плотность, прочность и низкий коэффициент паропроницаемости и теплоизоляционного слоя, материал которого имеет низкие плотность, прочность и высокий коэффициент паропроницаемости.

С появлением в ограждении двух слоев с различными характеристиками материалов, возникают проблемы, которые требуют анализа.

С формальной точки зрения величина сопротивлений теплопередаче и паропроницанию двухслойного ограждения (а также и многослойного) не зависит от взаимного расположения слоев:

Однако, температура х, а следовательно и максимальная упругость водяного пара внутри ограждения Ех, зависят от взаимного расположения слоев. Аналогично, действительная упругость водяного пара внутри ограждения ех будет зависеть от того, какой слой расположен со стороны помещения – RП1 или RП2.

Таким образом, температура, максимальная и действительная упругости водяного пара (Х, ЕХ, еХ) внутри ограждения зависит от взаимного расположения слоев, следовательно, условия паропроницания и конденсации водяных паров в ограждении также зависят от взаимного расположения слоев.

Рассмотрим конкретный пример двухслойного ограждения, состоящего из монолитного железобетона и волокнистого теплоизоляционного материала. Для упрощения расчета и наглядности в ограждении отсутствуют штукатурные слои.

Данные для расчета: Климатические условия tН=-300С; Н=84%;

tВ=+200С; В=50%. 1 – теплоизоляционный слой – минераловатные плиты УРСА 0=45 кг/м3; =200 мм; =0,5 мг/(м·ч·Па); =0,047 Вт/(м·0С); 2 – несущий слой – монолитный железобетон 0=2500 кг/м3; =100 мм;

=0,03 мг/(м·ч·Па); =2,04 Вт/(м·0С).

Рассмотрены два варианта ограждающей конструкции:

теплоизоляционный слой размещен со стороны помещения (рис.2.21,а) и с наружной стороны (рис.2.21,б).

Определим параметры, необходимые для расчетов:

1.Сопротивление теплопередаче:

2.Сопротивление паропроницанию:

3.Температура в сечениях ограждения определяется по формуле (2.29):

4. Максимальные упругости водяного пара Е в наружном и внутреннем воздухе, а также в сечениях ограждения определяются по справочным таблицам по значениям температур в этих сечениях:

- внутренний воздух tВ=200С, ЕВ = 2338 Па - сечение 1/2 (рис.5.11, а) 1/2= - 28,90С, Е1/2 =42 Па - сечение 2/1 (рис.5.11, б) 2/1 = 18,20С, Е2/1 = 2089 Па - наружный воздух tН=-300С, ЕН=38 Па.

5. Действительная упругость водяного пара е в наружном и внутреннем воздухе определяется по значениям относительной влажности воздуха и упругости Е по формуле (2.27):

- внутренний воздух Действительная упругость водяного пара внутри ограждения е х определяется по формуле (2.28) - сечение 1/2 (рис.2.21, а) - сечение 2/1 (рис.2.21, б) конструкций (рис.2.21 а и б).

Рис.2.21. Распределение температур (t и ), действительных (е) и максимальных (Е) давлений водяного пара по сечению наружной стены:

1- теплоизоляционный слой; 2 – несущий слой. Заштрихованная треугольная область на рис.(а) - зона конденсации водяного пара Из рис.2.21 видно, что разницы в температурах на контакте железобетон-теплоизоляционный материал по схемам а) и б) различаются на 47, 10С (t = +18,2 – (-28,9)=47,10С), что и определило большие различия в значениях Е и е в рассматриваемых вариантах и процессах паропереноса в этих ограждающих конструкциях.

Из рис. 2.21 видно также, что в слое 1/2 (рис.2.21, а) е 1/2 оказалась выше Е1/2. Это невозможно физически, т.к. при е1/2=Е1/2 в сечение начинает выпадать конденсат. Расположение слоев по рис. 2.21, б исключает конденсацию водяного пара внутри стены, потому что по всему сечению Таким образом, в ограждающих конструкциях, состоящих из двух (или нескольких) слоев, взаимное расположение слоев является определяющим с точки зрения образования конденсата и увлажнения ограждающих конструкций.

На рис.2.22 представлен фрагмент рис.2.21,а, где толщина ограждения представлена в масштабе сопротивления паропроницаемости RП, в связи с чем изменение действительной упругости водяного пара (е) по сечению ограждения будет линейным (штриховая линия еВ – еН). На рис.2.22 стрелками G1 и G2 показано количество водяного пара, приходящего к зоне конденсации (G1) и выходящего из ограждения (G2).

Рис.2.22.Параметры для расчета количества конденсата в ограждении:

G1 –количество водяного пара, идущего до сечения 1/2 из помещения; G2 – количество водяного пара, выходящего из ограждения в наружный воздух В рассмотренном примере количество парообразной влаги, которое конденсируется в ограждении, можно определить по формуле, аналогичной (2.30):

За сутки это количество составит 6, 76 г/м2, а за месяц превысит литра воды на 1 м2 ограждения.

В работе немецких исследователей [31, с.53] показано, что за зимний период в стенах зданий количество конденсированной влаги не должно превышать 500 г/м2, а в кровлях между слоем теплоизоляционного материала и нижней стороной кровельного ковра это количество в течение зимы не должно превышать 10 г/м2.

Трехслойное ограждение имеет большую неопределенность в процессах паропереноса, чем двухслойное, за счет появления наружного облицовочного слоя. В подавляющем большинстве известных конструкций ограждений наружный облицовочный слой имеет меньшую паропроницаемость, чем теплоизоляционный, в связи с чем такая конструкция заведомо предполагает конденсацию водяного пара в ограждении.

Распределение температур в трехслойных ограждающих конструкциях определяется по графику (рис.2.23,а) или расчетным путем по формуле (2.29). По полученным значениям температур строится распределение максимальных упругостей водяного пара по сечениям конструкции (рис.2.23, б).

Распределение температур по сечению конструкции будет линейным, если ее сечение построено в масштабе RT. Зависимость Е от t будет параболической (как в однослойной конструкции) только в слоях с высоким RП и одновременно с высоким RT. В остальных случаях эта зависимость будет линейной (как и показано на рис.2.23, б).

Рис. 2.23. Распределения температур (а) и максимальных парциальных давлений водяного пара (б) в трехслойной ограждающей конструкции Изменение действительной упругости водяного пара внутри стены будет линейным, если толщина ограждающей конструкции выражена в масштабе сопротивления паропроницанию RП, как и показано на рис.2. (штриховая линия еВ – еН).

Действительная упругость водяного пара (е) внутри стены не может быть выше максимальной (Е), т.к. в этом случае выпадает конденсат.

Сопоставляя штриховую линию еВ – еН в сечении 2/3 с величиной Е2/3, можно сделать вывод о том, что в этом сечении находится плоскость конденсации и будет выпадать конденсат, т.е. Е2/3 = ЕК, (рис.2.24).

Распределения давлений еВ–ЕК и ЕК–еН будут линейными, т.к.

дополнительный приток или удаление влаги в конструкции отсутствует.

Рис. 2.24. Распределение действительных (е) и максимальных (Е) упругостей водяного пара в трехслойной ограждающей конструкции. Ек – давление конденсации водяных паров Количество выпадающего за 1 час конденсата Gк определяется как разность плотностей диффузионных потоков перед (G) и после (G) зоны конденсации:

При неизменных климатических условиях, в течение времени Т (ч) в зоне конденсации выпадает qк конденсата:

2.2.4. Конденсированная влага и теплопроводность переувлажненного В результате конденсации парообразной влаги, в ограждении возрастает влажность материалов тех слоев, которые оказались в зоне или плоскости конденсации. В силу гидрофильных свойств материалов и капиллярных сил, увлажняется весь объем материала, в сечение которого происходит конденсация. Как было показано, количество конденсированной влаги Gк и qк поддается расчету (формулы 2.30 и 2.31, 2.34 и 2.35), что позволяет оценить прирост влажности материалов в ограждении.

В общепринятой практике содержание влаги в материалах выражают в процентах от массы (утеплители, органические материалы) или в процентах от объема (неорганические конструкционные материалы).

Масса конденсированной влаги (Gк), отнесенная к массе единицы площади поверхности переувлажненного слоя (М), даст прирост влажности Wм (% по массе):

Объем конденсированной влаги (Vк), отнесенный к единице объема переувлажненного слоя (V), даст прирост влажности Wоб (% по объему):

С точки зрения теплозащиты, переувлажнение слоев приводит к увеличению теплопроводности материалов (), а следовательно, к снижению общего сопротивления теплопередаче (RТ) ограждающей конструкции в целом.

Прирост влажности материалов ограждений Wм и Wоб позволяет ввести коррективы в коэффициенты теплопроводности материалов:

где - коэффициент теплопроводности материалов, принятый при расчетах по нормативным документам;

z- процент увеличения коэффициента теплопроводности переувлажненного слоя при увеличении влажности на В таблице 2.4 представлены количественные характеристики влажности материалов (столбцы 2 и 3) и прироста коэффициента теплопроводности материалов (z) (столбец 4), взятые из работы [31]. В этой же таблице (столбец 5) приведены данные таблицы 12 СНиП [63] о предельно допустимом приращении увлажнении материалов в ограждениях - Wa. Столбец 6 получен расчетом по формулам (2.38 и 2.39).

Повышение теплопроводности материалов при увеличении их влажности Легкие бетоны на пористых заполнителях (керамзитобетон, шлакопемзобетон) пенобетон) цементный, деревобетон маты пенополиуретан Данным столбца 4 табл.2.4 вполне соответствуют результаты, приводимые Фокиным К.Ф. [33], по изменению коэффициента теплопроводности кладки из обыкновенного глиняного кирпича при изменении его влажности, рис. 2.25.

Рис.2.25.Зависимость теплопроводности кирпичной кладки от влажности кирпича Анализ зависимости, приведенной на рис.2.25, показывает, что коэффициент z в интервале влажности 1-2,5 % составляет 35% на 1% влажности, а при влажности кирпича свыше 2,5 % коэффициент z плавно снижается до 15% на 1% влажности материала.

теплопроводности от влажности для большой группы материалов. Анализ его данных для глиняного обыкновенного кирпича показывает, что коэффициент z оказывается значительно ниже: в интервале 1-2, 5% составляет 4-7% на 1% влажности, а при влажности свыше 2,5 % - 2-4% на 1 % влажности в зависимости от величины плотности кирпича.

Очевидно, что изменение теплопроводности материалов при изменении их влажности требует дальнейших исследований и систематизаций.

Из табл.2.4 (столбец 6) видно также, что допустимое (по СНиПу) увлажнение материалов (столбец 5) приводит к увеличению их коэффициентов теплопроводности на 15-72%, что весьма существенно.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 
Похожие работы:

«МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению курсовой работы Отопление и вентиляция жилого малоэтажного здания text Qc text QF Ginf Gven Qinf tint Qw Qed Qhy Qint tint tс Qf 0,5 Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ) Кафедра городского строительства и хозяйства МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению курсовой работы Отопление и вентиляция жилого малоэтажного здания Составители: Е.В. Легашов, Д.А. Жабенцев Омск СибАДИ УДК 697:728. ББК...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тамбовский государственный технический университет РЕКОНСТРУКЦИЯ ЗДАНИЙ Методические указания к выполнению курсового и дипломного проектов для студентов специальностей 270102 Промышленное и гражданское строительство, 270105 Городское строительство и хозяйство и 270301 Архитектура Тамбов Издательство ГОУ ВПО ТГТУ 2010 УДК 69.059.7(076) ББК Н7-09я73-5 Р363...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра производственной безопасности и права БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ Методические указания для выполнения контрольной работы для студентов-заочников направления Строительство специальности 270106.65 и профилю 270804.62 Производство и применение строительных материалов, изделий и конструкций Казань 2013 УДК 69.05: 658.382 ББК К 66 К 66 Безопасность жизнедеятельности:...»

«Общероссийским строительным каталогом СК-1 настоящим рекомендациям присвоен номер МДС 31-3.2000. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЗДАНИЙ ПРОКУРАТУР Рассматриваются требования к проектированию зданий прокуратур районного, городского, областного, краевого и республиканского значения. Даны характеристика сети прокуратур в стране, требования к земельным участкам. Типы зданий классифицированы по видам учреждений и численности работающих в них сотрудников. Подробно изложены требования к...»

«Методические рекомендации по проведению межевания объектов землеустройства (утв. Росземкадастром 17 февраля 2003 г.) (с изменениями от 18 апреля 2003 г.) Общие положения Состав и содержание работ при межевании объектов землеустройства Подготовительные работы Составление технического проекта Уведомление лиц, права которых могут быть затронуты при проведении межевания Определение границ объекта землеустройства на местности, их согласовании и закреплении межевыми знаками Определение координат...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ БРЕСТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ МЕЛИОРАЦИЙ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по курсовому проектированию по курсу Гидротехнические сооружения Часть 1 Проектирование грунтовых плотин для студентов специальностей водохозяйственного строительства Брест 2007 УДК 626.823 (0.75.8) Гидротехнические сооружения: Методические указания / Брестский государственный технический университет/...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра ландшафтного строительства Т.И. Фролова Л.И. Аткина ГЕОГРАФИЯ Методические указания для выполнения самостоятельной работы студентами, обучающимися по направлению 020800 Экология и природопользование специальности 020802 Природопользование Екатеринбург 2010 Печатается по решению методической комиссии ЛХФ. Протокол № 1 от 30 сентября 2008 г. Рецензент - канд. с.- х. наук А.Е. Морозов...»

«СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Методические указания и контрольные задания для студентов направления Строительство заочной формы обучения ОМСК • 2013 Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ) Кафедра строительных материалов и специальных технологий СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Методические указания и контрольные задания для студентов направления...»

«Указатель документов по гражданскому судостроению по состоянию на 1 января 2014 года 1 Общие вопросы стандартизации и унификации РД5.76.025-83 Ходовые качества морских водоизмещающих судов гражданского назначения. Спецификационные условия приемосдаточных испытаний ОСТ5Р.036-2003 Унификация в судостроении. Порядок разработки альбомов. Основные положения РД5Р.041-96 Система стандартов безопасности труда. Экспертиза требований безопасности в проектной и технологической документации. Основные...»

«Федеральное агентство по образованию Российской Федерации Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина Кафедра бурения нефтяных и газовых скважин В. В. Кульчицкий, Д.В., Гришин, В.В. Айгунян, В.И. Митрофанов ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН Допущено учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации по нефтегазовому образованию в качестве учебного пособия для бакалавриантов и магистрантов по направлению 130500 Нефтегазовое дело и для...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет Кафедра культурологии Т. П. Никишова КУЛЬТУРОЛОГИЯ. ИСТОРИЯ КУЛЬТУРЫ ОРЕНБУРЖЬЯ В ВОПРОСАХ И ОТВЕТАХ Учебное пособие. Часть I Оренбург ГОУ ОГУ 2010 Содержание Введение.. 5 1 История культуры Оренбургского края.. 1.1 Вопрос 1. Когда город Оренбург получил свое официальное имя?. 1.2...»

«В.Б. Пономарев А.Е. Замураев АСПИРАЦИЯ И ОЧИСТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫБРОСОВ И СБРОСОВ Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет–УПИ В.Б. Пономарев А.Е. Замураев АСПИРАЦИЯ И ОЧИСТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫБРОСОВ И СБРОСОВ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КУРСУ МАШИНЫ И АГРЕГАТЫ ПРЕДПРИЯТИЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Научный редактор – проф., канд. техн. наук В.Я.Дзюзер Екатеринбург УДК 666.9.001.575 (042.4) ББК 35.41в П Рецензенты: Пономарев В.Б. П56 Аспирация и...»

«ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ Методические указания для подготовки дипломированных специалистов по направлению 653600 Транспортное строительство специальности 270205 Автомобильные дороги и аэродромы СЫКТЫВКАР 2007 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ СЫКТЫВКАРСКИЙ ЛЕСНОЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ С. М. КИРОВА...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра Мосты и транспортные тоннели МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам по курсу Эксплуатация и реконструкция мостов для специальности 270201.65 Мосты и транспортные тоннели Казань 2013 г. УДК 624.21.09 БКК 38я73 П-49 П-49 Методические указания к лабораторным работам по курсу Эксплуатация и реконструкция мостов для специальности 270201.65 Мосты и транспортные тоннели /...»

«Л.Ф. Долина ПРАКТИКУМ по водоотведению промышленных предприятий Днепропетровск 2007 Министерство транспорта и связи Украины Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна Кафедра Гидравлики и водоснабжения Л.Ф. Долина Задания на курсовой проект по водоотведению промышленных и аграрных предприятий Днепропетровск 2007 УДК 628.3 ББК 77.7 Д 64 Книга рекомендована к печати научно-методической комиссией по направлению Водные ресурсы при Министерстве...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова КОНСТРУКЦИЯ ДЕРЕВЯННАЯ Методические указания к выполнению задания по инженерной графике Архангельск И П Ц САФУ 2012 Рекомендованы к изданию редакционно-издательским советом ФГАОУВПО Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова Составитель Н.Ф....»

«МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ) Кафедра экономики дорожного хозяйства Утверждаю Зав. кафедрой профессор Э.В. Дингес “” _ 2011 г. А.А.АВСЕЕНКО, Н.П. КИКАВА ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РЕШЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ Методические указания Москва 2011 УДК 625.7/8 : 330.332 ББК 39.311 : 65.263 А 221 В методических указаниях рассмотрены особенности экономического обоснования решений при проектировании автомобильных дорог. Основное внимание...»

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ухтинский государственный технический университет (УГТУ) СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ Методические указания к лабораторным работам Ухта, УГТУ, 2013 УДК 691 (075.8) ББК 383я7 Е 78 Ерохина, Л. А. Е 78 Строительные материалы [Текст] : метод. указания к лабораторным работам / Л. А. Ерохина, Н. С. Майорова, Е. В. Скутина. – Ухта : УГТУ, 2013. – 66 с. Методические указания предназначены...»

«Министерство образования Российской Федерации Сибирское отделение Российской академии наук ИНСТИТУТ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ Филиал кафедры систем качества, стандартизации и сертификации Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета при ИНХ СО РАН МЕТОД РЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА И ЕГО ВОЗМОЖНОСТИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 072000 Стандартизация и сертификация (строительство) Новосибирск 2002 УДК...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновский государственный технический университет               УСЛОВНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ НА СТРОИТЕЛЬНЫХ ЧЕРТЕЖАХ Методические указания к самостоятельной работе студентов Составители: В. И. Чурбанов, А. Ю. Лапшов, Л. Л. Сидоровская                                                                                         Ульяновск 2009    УДК 514.1 (076) ББК 22.151.3 я У...»






 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.