Тема домашнего задания: «Тепловлагопередача через наружное ограждение».
Исходные данные:
| Вар. № | Высота жилого здания, H, м | Район строи- тельства | Слой 2 | Слой 3 | |||
| Наименование материала (утеплителя) | Плотность ρ, кг/м3 | Наименование материала | Плотность ρ, кг/м3 | Толщина δ, м | |||
| 9,1 | Смоленск | Плиты минераловатные ЗАО «Минеральная Вата» | Кирпичная кладка из сплошно- го кирпича силикатного (ГОСТ 379) на цементно-песчаном растворе | 0,25 |
 |
Рис.1. Сечение наружной стены для выполнения домашнего задания
1 – наружная штукатурка, сложный раствор (песок, известь, песок) ρ=1700 кг/м3, δ=0,02 м; 4 – внутренняя штукатурка (цементно-песчаный раствор) ρ=1800 кг/м3, δ=0,02 м
Решение:
1. По СП 131.13330.2018 «Строительная климатология. Актуали- зированная версия СНиП 23-01-99*» или таблице 2 и рис.2 методических указаний к практическим занятиям определяем климатические параметры холодного периода года г. Смоленск:
· средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченно- стью 0,92: t50,92 = tн = - 25°С;
· средняя температура наружного воздуха, °С, отопительного периода, принимаемая для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8 °С: tоп = - 2°С;
· средняя продолжительность, сут/год, отопительного периода, при- нимаемая для периода со среднесуточной температурой наружного возду- ха не более 8 °С: zоп = 209 сут/год;
· скорость ветра, максимальная из средних скоростей по румбам за ян- варь: vхп = 3,9 м/с;
· средняя температура наиболее холодного месяца(января) tхм = -7,5°С;
· средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холод- ного месяца: φхм = 86%;
· зона влажности: нормальная.
2. По ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Пара- метры микроклимата в помещениях» и СП 50.13330.2012 «Тепловая защи- та зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003» или таблице 3 методических указаний к практическим занятиям определяем расчетные условия и характеристики внутреннего микроклимата жилого здания:
· расчетная температура внутреннего воздуха (по рядовой жилой ком- нате): tв = 20°С;
· относительная влажность внутреннего воздуха: φв = 55%.
3. По СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализиро- ванная редакция СНиП 23-02-2003» или Приложению А методических указаний к практическим занятиям определяем теплотехнические показа- тели заданных строительных материалов наружной стены:
Таблица 1.
Теплотехнические показатели строительных материалов заданной наруж- ной стены (рис.1) жилого здания в г. Смоленск
| № слоя на рис. 1 | Наименование материалов | Условия эксплуатации ограждений | Плотность ρ, кг/м3 | Коэф. теплопро- водности λ, Вт/м°С | Коэф. паропроницаемости μ, мг/(м ч Па) | Толщина слоя δ, м |
| Штукатурка (сложный раствор) | Б | 0,7 | 0,098 | 0,02 | ||
| Плиты минераловатные ЗАО «Минеральная Вата» | Б | 0,048 | 0,3 | ? | ||
| Кирпичная кладка из сплошно- го кирпича силикатного (ГОСТ 379) на цементно-песчаном растворе | Б | 0,87 | 0,11 | 0,25 | ||
| Штукатурка (цементно-песчаный раствор) | Б | 0,76 | 0,09 | 0,02 |
Примечание: Тепловлажностные условия эксплуатации ограждающих конструкций (А и Б) определяют в зависимости от влажностной зоны рай- она строительства и влажностного режима в здании. Влажностный режим помещений жилых зданий – нормальный, тогда при сухой влажностной зоне района строительства теплотехнические показатели строительных ма- териалов принимают по условию эксплуатации А, при нормальной и влажной влажностной зоне района строительства – по условию эксплуата- ции Б.
4. Рассчитаем фактическое сопротивление теплопередаче задан- ной наружной стены. Для этого определим нормируемое значение приве- денного сопротивления теплопередаче наружной стены в заданном районе строительства и рассчитаем толщину ее теплоизоляционного слоя.
1) Градусо-сутки отопительного периода, °С·сут/год:
ГСОП = (tв - tоп) × zоп = (20 - (-2)) ×209 = 4598 °С × сут/год.
2) По СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003» или таблице 6 методических указаний к прак- тическим занятиям определяем базовое значение требуемого сопротивле- ния теплопередаче наружной стены:
|
6000 - 4000
3) 
Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопереда- чи ограждающей конструкции:
= 3,0093 × 0,63 = 1,896 (м2 °С)/Вт,
где mр – коэффициент, учитывающий особенности региона строительства.
4) Термическое сопротивление теплопередаче слоя утеплителя задан- ной наружной стены:
= 
(м2 °С)/Вт,
5) Толщина теплоизоляционного слоя заданной наружной стены:
d 2 = Rут × l 2 = 1,44 × 0, 048 = 0,069 м,
значение округляется до 10 мм, тогда принимаем δ2 = 0,07 м.
6) 
Рассчитываем фактическое сопротивление теплопередаче заданной наружной стены:
=1,915 (м2 °С)/Вт,
5. Проверим возможность выпадения конденсата на внутренней поверхности заданной наружной стены жилого здания.
Определяем температуру на внутренней поверхности наружной сте- ны, t в.п, °C:
t в.п = t в -
|
(t в - t н
) =20 - 1 / 8, 7 (20 -(-25)) =17, 3 °С
1, 915
Определяем температуру точки росы t р, °C:
t = 20,1- (5, 75 - 0, 00206 E в × j в)2 =
р 100
= 20,1- (5, 75 - 0, 00206 2338 ×55)2 = 10, 5 °С,
где E в - парциальное давление водяных паров влажного воздуха в состоя- нии насыщения (значение максимальной упругости водяных паров) по табл.7 методических указаний к практическим занятиям, Па, при расчет- ной температуре внутреннего воздуха tв = 20°С.
Проверяем выполнение условия (1): 17,3 > 10,5, условие выполняется, следовательно на внутренней поверхности наружной стены не происходит конденсация водяных паров.
6. Проверим возможность выпадения конденсата в толще наруж- ной стены жилого здания.
1). Определяем распределение температуры по сечению наружной стены (рис.2):
Рис.2. Схема изменения температуры по сечению наружной стены
Примечание: Так как влажностные процессы протекают медленно и не успевают реагировать на короткие изменения температуры наружного воздуха, в качестве расчетного, наиболее опасного периода с точки зрения возможности выпадения конденсата, принимают наиболее холодный месяц года.
2). Определяем парциальное давление водяных паров влажного воздуха в состоянии насыщения соответствующее температуре в расчетных сечениях наружной стены по таблице 7 методических указаний к практическим занятиям:
E в = 2338 Па; E в.п = 2129 Па; E 1 = 1937 Па; E 2 = 1599 Па; E 3 = 456 Па;
E 4 = 354 Па; E н.п = 338 Па; E н = 324 Па.
3). Определяем парциальное давление водяного пара в наружном и внутреннем воздухе:
Парциальное давление водяных паров во внутреннем воздухе:
e в = 2338 ∙ 55/100 = 1286 Па.
Парциальное давление водяных паров в наружном воздухе:
e н = 324 ∙ 86/100 = 278 Па.
4). Определяем общее сопротивление паропроницанию наружной сте-
ны:
R = R
+ å di + R =
о,П П.в
=0, 0267 +0, 02 +0, 25 +0, 069 +
li
0, 02
П.н
+ 0, 0052 = 2, 96 (м2ч Па)/мг,
0, 09 0, 11 0, 3 0, 098
где μ i – паропроницаемость материала i -го слоя (таблица 1), мг/(м ч Па); R П.в – сопротивления влагоотдаче на внутренней поверхности ограждающей конструкции, R П.в = 0,0267 (м2 ч Па)/мг;
R П.н – сопротивления влагоотдаче на наружной поверхности ограждающей конструкции, R П.н = 0,0052 (м2 ч Па)/мг.
5). Определяем значения парциального давления водяных паров в расчетных сечениях наружной стены:
Полученные результаты сводим в таблицу 2.
Таблица 2.
Распределение значений t, °C, E, Па, и e, Па, по сечению наружной стены
| Сечение: | t, °C | E, Па | e, Па |
| Внутренний воздух | |||
| Внутренняя поверхность | 18,35 |
| 16,88 | |||
| 13,84 | |||
| 3,52 | |||
| -6,8 | |||
| Наружная поверхность | -7,2 | ||
| Наружный воздух | -7,5 |
6). 
Результаты расчета оформляем в виде графика распределения зна- чений температуры t, °C, парциального давления водяного пара e, Па, и давления насыщенного водяного пара E, Па (рис.3).
Рис.3. Схема распределения t, °C, E, Па, и e, Па, по сечению наружной стены (к определению зоны возможной конденсации в толще наружной стены
Из таблицы 2 (рис.3) видно, что парциальное давление водяного пара не в одной из точек по сечению наружной стены не превысило максималь- но возможную величину для соответствующей температуры, что свиде- тельствует об отсутствии вероятной конденсации водяного пара в толще ограждения.
7. Выполняем подбор заполнения оконных проемов в соответ- ствии с п.1.5 методических указаний к практическим занятиям.
1) По СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003» или таблице 6 методических указаний к прак- тическим занятиям определяем базовое значение требуемого сопротивле- ния теплопередаче окон:
|
6000 - 4000
2) 
Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции:
= 0,63 × 1 = 0,63 (м2 °С)/Вт,
где mр – коэффициент, учитывающий особенности региона строительства.
3) По данным таблицы 9 методических указаний к практическим заня- тиям выбираем тип заполнения оконного проема таким образом, чтобы выполнялось условие:
| R ³ Rнорм, (м2 °С)/Вт. о о | (3) |
Тогда предварительно принимаем к установке двухкамерный стекло- пакет из обычного стекла с твердым селективным покрытием и заполнени- ем аргоном с числом уплотненных притворов 1 шт. с Rо = 0,65 м2°С/Вт (условие (3) выполнено) и Rиф = 0,40 м2 ч/кг.
4) Проверяем удовлетворяет ли выбранный тип заполнения оконных проемов условию:
| Rф ³ Rтр, м2ч/кг. и и | (4) |
Для этого определим требуемое сопротивление воздухопроницанию окна, Rитр, (м2 ч)/кг.
Удельный вес наружного и внутреннего воздуха:
g н =
273 + tн
= 3463 273 + (-25)
= 13,0 Н/м3,
где tн = t50,92 = -25 °С.
где tв = 20 °С.
g в =
273 + tв
= 3463
273 + 20
= 11,82 Н/м3,
Разность давлений на наружной и внутренней поверхности окон:
|
= 0, 55 × 9, 1× (13, 0 -11,82) + 0, 03×13,0 × 3,92 = 11, 84 Па
где высота здания (от нижней отметки входа в здание до устья венти- ляционной шахты) по исходным данным Н = 9,1 м; скорость ветра, макси- мальная из средних скоростей по румбам за январь: v = vхп = 3,9 м/с.
Тогда требуемое сопротивление воздухопроницанию окна:
= 
=0,18 м2 ч/кг
где нормативная воздухопроницаемость окна принята для окон в де- ревянных переплет, G н = 6 кг/(ч.м2).
Проверяем выполнение условия (4) для принятого типа заполнения оконного проема:
Условие выполнено.
0, 40 м2ч/кг ³ 0, 18 м2ч/кг
Окончательно принятый тип заполнения оконных проемов: двухка- мерный стеклопакет из обычного стекла с твердым селективным покрыти- ем и заполнением аргоном с:
Rо = 0,65 м2°С/Вт;
Rиф = 0,4 м2 ч/кг;
число уплотненных притворов 1 шт.