4. ТЕПЛОУСВОЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛОВ

4.1. Теплоусвояемость полов (см. п. [4.1]) зданий должна соответствовать требованиям СНиП 11-3-79** и определяется следующим образом:

показатель теплоусвоения поверхности пола Y п * находят по [4.2];

если расчетная величина Y п показателя теплоусвоения поверхности пола окажется не более нормативной величины Y п н , установленной табл. [11*], то этот пол удовлетворяет требованиям в отношении теплоусвоения;

если Y п > Y п н ,то следует взять другую конструкцию пола или изменить толщины некоторых его слоев и т.д. (см. пример 2 ).

4.2. Теплотехническая характеристика пола в местах отдыха животных при содержании их без подстилки определяется вычисляемым в соответствии с требованиями пункта [4.2] показателем теплоусвоения поверхности пола Y п , который должен быть не более нормативной величины, принимаемой равной: для крупного рогатого скота молочного направления и молодняка до четырехмесячного возраста (крупного рогатого скота и свиней) - 12,5 Вт/(м 2 ·°С); для откормочных животных с четырехмесячного возраста (свиней - 17 Вт/(м 2 ·°С) и крупного рогатого скота - 15 Вт/(м 2 · ° С).

Примечание . В разд. [3] и [4] представлена единая методика оценки теплоустойчивости ограждающих конструкций и теплоусвоения поверхности полов. Причем показатель теплоусвоения материала при расчете полов берется удвоенным по сравнению с принимаемым при расчете теплоустойчивости и равным по своей величине коэффициенту тепловой активности пола, при этом период тепловых воздействий условно принимается равным б ч вместо 24 ч.

Расчетные коэффициенты теплопроводности материалов слоев конструкции пола в местах отдыха животных следует принимать при эксплуатационной влажности этих материалов, но не выше, чем при условиях эксплуатации Б по прил. [3*]. В случае применения специальных гидрофобизированных материалов допускается принимать указанные характеристики при условиях эксплуатации А.

Пример 1. Определить, удовлетворяет ли в отношении теплоусвоения требованиям СНиП II-3-79 ** пол на участках с постоянными рабочими местами в отапливаемых помещениях производственных зданий, где выполняются физические работы средней тяжести (категория II). Конструкция пола-линолеум на тканевой подоснове, наклеенный холодной водостойкой мастикой на цементную стяжку, уложенную на теплозвукоизоляционный слой над железобетонной плитой перекрытия. Теплотехнические характеристики отдельных слоев конструкции пола (при их нумерации сверху вниз) даны в табл. 15 .

Тепловая инерция слоев пола по формуле [2]

D 1 = R 1 · s 1 =0,009·7,52=0,068;

D 2 = R 2 · s 2 =0,0059·4,56=0,027;

D 3 = R 3 · s 3 =0,026·9,6=0,25;

D 4 = R 4 · s 4 =0,027·2,44=0,065;

D 5 = R 5 · s 5 = 0,073·17,98=1,31.

Таблица 15

Так как суммарная тепловая инерция первых четырех слоев

D 1 + D 2 + D 3 + D 4 =0,068+0,027+0,25+0,065=0,409<0,5,

но суммарная тепловая инерция пяти слоев 0,409+1,31=1,72>0,5, то в соответствии с п. [4.2, б] показатель теплоусвоения поверхности пола определяем последовательно расчетом показателей теплоусвоения поверхностей слоев конструкции пола по формулам [28]-[28а], начиная с четвертого:

Значение показателя теплоусвоения поверхности пола по табл. [11*] не должно превышать Y п н =17 Вт/(м 2 ·°С). Расчетное значение показателя теплоусвоения данной конструкции пола составляет 16,9 Вт/(м 2 ·°С), следовательно, рассматриваемая конструкция пола в отношении теплоусвоения удовлетворяет нормативным требованиям.

Пример 2. Определить, удовлетворяет ли в отношении теплоусвоения требованиям СНиП II-3-79 ** конструкция пола жилого здания из поливинилхлоридного линолеума на теплозвукоизолирующей подоснове из стеклянного волокна, наклеенного холодной битумной мастикой на железобетонную плиту перекрытия. Теплотехнические характеристики отдельных слоев конструкции пола (при их нумерации сверху вниз) даны в табл. 16 .

Таблица 16

Определим тепловую инерцию слоев пола по формуле [2]:

D 1 = R 1 · s 1 =0,0045·7,52=0,034;

D 2 = R 2 · s 2 =0,0043·0,92=0,04;

D 3 = R 3 · s 3 =0,059·4,56=0,027;

D 4 = R 4 · s 4 =0,08·16,7=1,34.

Так как суммарная тепловая инерция первых трех слоев D 1 + D 2 + D 3 =0,034+0,04+0,027=0,101<0,5, но суммарная тепловая инерция четырех слоев 0,101+1,34=1,441>0,5, то показатель теплоусвоения поверхности пола определяем последовательно с учетом четырех слоев конструкции пола с помощью формул [28] и [28 а], начиная с третьего:

Вт/(м 2 · ° С);

Вт/(м 2 · ° С);

Вт/(м 2 · ° С).

Значение показателя теплоусвоения поверхности пола для жилых зданий по табл. [11*] не должно превышать Y п н =12 Вт/(м 2 ·°С), а расчетное значение показателя теплоусвоения данной конструкции пола составляет Y п =13,2 Вт/(м 2 ·°С).

Следовательно, рассматриваемая конструкция пола в отношении теплоусвоения не удовлетворяет требованиям главы СНиП II-3-79 **. Определим показатель теплоусвоения поверхности данной конструкции пола в том случае, если по плите перекрытия будет устроена стяжка из шлакопемзобетона ( d =0,02 м, g =1200 кг/м 3 , l =0,37 Вт/(м·°С), s =5,83 Вт/(м 2 ·°С), R =0,054 м 2 ·°С/Вт, D =0,315). Конструкция пола в этом случае будет состоять из пяти слоев.

Так как суммарная тепловая инерция первых четырех слоев D 1 + D 2 + D 3 + D 4 =0,034+0,04+0,027+0,315=0,416<0,5, но суммарная тепловая инерция пяти слоев 0,416+1,34=1,756>0,5, то показатель теплоусвоения поверхности пола определяется с учетом пяти слоев конструкции пола.

Определим показатель теплоусвоения поверхности четвертого, третьего, второго и первого слоев пола по формулам [28], [28а]:

Вт/(м 2 · ° С);

Вт/(м 2 · ° С);

Вт/(м 2 · ° С);

Вт/(м 2 · ° С).

Таким образом, устройство по плите перекрытия стяжки из шлакопемзобетона ( g 0 =1200 кг/м 3 ) толщиной 20 мм уменьшило значение показателя теплоусвоения поверхности пола с 13,2 до 9,4 Вт/(м 2 ·°С). Следовательно, эта конструкция пола в отношении теплоусвоения удовлетворяет нормативным требованиям, так как значение показателя теплоусвоения поверхности не превышает Y п н =12 Вт/(м 2 ·°С) нормируемого показателя теплоусвоения пола для жилых зданий.

Пример 3. Определить, удовлетворяет ли нормативным требованиям в отношении теплоусвоения [п. 4.1] конструкция пола в местах отдыха животных - коров молочного направления, состоящая, из резиновых плит, наклеенных резинобитумной мастикой по слою гидрофобизированного керамзитобетона, уложенного по грунту. Теплотехнические характеристики отдельных слоев конструкции пола (при их нумерации сверху вниз) даны в табл. 17 .

Таблица 17

Порядок расчета

Тепловая инерция слоев пола по формуле [2]

D 1 = R 1 s 1 =0,0043·6,4=0,275;

D 2 = R 2 s 2 =0,011·6,8=0,075;

D 3 = R 3 s 3 =0,242·5,03=1,217.

Так как суммарная тепловая инерция первых двух слоев D 1 + D 2 =0,275+0,075=0,35<0,5, но суммарная тепловая инерция трех слоев 0,35+1,217=1,567<0,5, то определяем последовательно снизу вверх показатели теплоусвоения поверхности слоя пола начиная со второго слоя по формулам [28] и [28а]:

Вт/(м 2 · ° С);

Вт/(м 2 · ° С).

Показатель теплоусвоения поверхности рола в местах отдыха животных для коров молочного направления по п. 4.2 не должен превышать нормативной величины Y п н =12,3 Вт/(м 2 · ° С).

Так как расчетное значение показателя теплоусвоения рассматриваемой конструкции пола Y п =12·22< Y п н =12,3 Вт/(м 2 ·°С), то конструкция пола в отношении теплоусвоения удовлетворяет нормативным требованиям,

5.1. Воздухоизоляционные свойства строительных материалов и конструкций характеризуются сопротивлением их воздухопроницанию R п , м 2 ·ч/кг , при D р =10 Па.

Сопротивление воздухопроницанию материалов ограждающих конструкций и заполнений световых проемов принимается по прил. [9] и [10*].

Примечание . Величину сопротивления воздухопроницанию R и при иной, отличной от указанной в прил. 9 , толщине слоя допускается принимать прямо пропорционально толщине.

5.2. Сопротивление воздухопроницанию ограждающей конструкции (массивной или светопрозрачной) согласно требованиям СНиП II-3-79 ** рассчитывается следующим образом:

а) определяют разность давления воздуха D р на наружной и внутренней поверхностях ограждающей конструкции по формуле [30];

б) по табл. [12 *] устанавливают нормативное значение воздухопроницаемости ограждения G н для данного вида здания с учетом района строительства;

в) определяют требуемое сопротивление воздухопроницанию R и тр заполнений световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей) по формуле [33], а для других ограждающих конструкций - по формуле [29];

г) требуемое сопротивление воздухопроницанию ограждающей конструкции R и тр сравнивают с сопротивлением воздухопроницанию рассматриваемой конструкции R и . Величина R и для заполнения светового проема устанавливается по данным проектной документации или по прил. [10*]. Для других ограждающих конструкций R и рассчитывают по формуле [32].

Если R и ³ R и тр , то рассматриваемая конструкция удовлетворяет СНиП II-3-79 ** в отношении сопротивления воздухопроницанию. В случае, если R и < R и тр , то принимается другая конструкция, для которой R и ³ R и тр .

Пример 1. Определить, удовлетворяют ли в отношении сопротивления воздухопроницанию требованиям СНиП II-3-79 ** деревянные окна с тройным остеклением в раздельно-спаренных переплетах (ГОСТ 16289-86 ) в 12-этажном здании высотой Н =34,8м в г. Уфе.

Порядок расчета

Для г. Уфы согласно СНиП 2.01.01-82 средняя температура наиболее холодной пятидневки при обеспеченности 0,92 (расчетная температура наружного воздуха при расчете конструкций на воздухопроницаемость) равна -35 ° С, а расчетная температура внутреннего воздуха равна 18°С.

Вычисляем удельный вес наружного и внутреннего воздуха по формуле [31]

Определяем расчетную разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях окна на первом этаже здания D р по формуле [30]

D р =0,55 Н( g н - g в )+0,03 g н v 2 =0,55·34,8(14,55-11,9)+0,03·14,55·5,5 2 =63,92 Па.

Находим требуемое сопротивление воздухопроницанию окон в рассматриваемом доме по формуле [33]

м 2 ·ч/кг

при D р о =10 Па.

В соответствии с прил. [10*] окна с тройным остеклением в раздельно-спаренных переплетах имеют сопротивление воздухопроницанию при одном ряде уплотняющих прокладок из пенополиуретана и при R и = 0,3 м 2 ·ч/кг, а при двух рядах тех же прокладок R и =0,44 м 2 ·ч/кг.

Величина R и =0,44 м 2 ·ч/кг превышает, следовательно окна рассматриваемой конструкции с двумя рядами прокладок удовлетворяют требованиям СНиП II-3-79 **.

Пример 2. Определить, удовлетворяют ли в отношении сопротивления воздухопроницанию требованиям СНиП II-3-79 ** наружные стены крупнопанельного жилого дома, возводимого в г. Каунасе. Высота здания 15 м. Наружные стеновые панели из неавтоклавного пенобетона плотностью g о =800 кг/м 3 . Толщина стеновой панели d =0,24 м.

Порядок расчета

Средняя температура наиболее холодной пятидневки при обеспеченности 0,92 и скорости ветра в соответствии с СНиП 2.01.01-82 составляют t н (5) =-20 ° С и v =4,9 м/с. Расчетная температура внутреннего воздуха равна 18°С. Сопротивление воздухопроницанию слоя неавтоклавного бетона толщиной 0,1 м согласно прил. [9] равно 196 м 2 ·ч·Па/кг. Сопротивление воздухопроницанию стены ( d =0,24 м), вычисленное согласно п. 5.1 , составляет

м 2 ·ч·Па/кг.

Вычисляем удельный вес наружного и внутреннего воздуха по формуле [31]

Определяем расчетную разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях стены D р по формуле [30]

D р =0,55 Н ( g н - g в )+0,03 g н v 2 =0,55·15(13,69-11,9)+0,03·13,69·4,9 2 =24,63 Па.

В соответствии с табл. [12*] нормативная воздухопроницаемость рассматриваемого ограждения G н =0,5 кг/(м 2 ·ч). По формуле [29] определим требуемое сопротивление воздухопроницанию стены

м 2 ·ч·Па/кг.

Поскольку R п =470> R и тр =49,3 м 2 ·ч·Па/кг, стена по воздухопроницаемости удовлетворяет требованиям <СНиП II-3-79 **.

Пример 3. Требуется проверить возможность применения окон с двойным остеклением в деревянных спаренных переплетах в производственном здании высотой 12 м с незначительными избытками явного тепла, расположенном в г. Горьком.

А. Исходные данные

Температура внутреннего воздуха t в =18 ° С , g в =11,9 Н/м 3 , определяется по формуле [31].

Средняя температура наиболее холодной пятидневки t н составляет -30 ° С, расчетная скорость ветра v =5,1 м/с (СНиП 2.01.01-82 ), g н =14,25 Н/м 3 (формула [31]). Согласно прил. [10*] сопротивление воздухопроницанию окон данного типа составляет R и =0,16 м 2 ·ч/кг.

Б. Порядок расчета

Определяем разность давлений по обе стороны окна на первом этаже здания по формуле [30]

D р =0,55·12(14,25-11,9)+0,03·14,25·5,1=26,4 Па.

Нормативная воздухопроницаемость окна, установленная по табл. [12*], составляет 15 кг(м 2 ·ч). Находим требуемое сопротивление воздухопроницанию окна по формуле [33]

м 2 ·ч/кг

Так как величина сопротивления воздухопроницанию удовлетворяет нормам, следовательно, рассматриваемое окно по его воздухо-изоляционным свойствам может быть применено в данных условиях эксплуатации.

Пример 4. Требуется проверить возможность применения окон с одинарными переплетами из гнутосварных стальных профилей, остекленных стеклопакетами (серия 1.436.3-21) в производственном здании высотой 18 м, с незначительными избытками явного тепла, расположенном в г. Мурманске.

А. Исходные данные

Температура внутреннего воздуха t в =18°С, g в =11,9 Н/м 3 (формуле [31]).

Средняя температура наиболее холодной пятидневки составляет минус 27°С, расчетная скорость ветра V = 7,5 м/с (СНиП 2.01.01-82 ), g н =14,07 Н/м (формула [31]).

Сопротивление воздухопроницанию окон по прил. [10*] принимается как для окон с деревянными спаренными переплетами, имеющими уплотнительные прокладки из губчатой резины R и =0,16 м 2 ·ч/кг с коэффициентом 0,8, R и =0,13 м 2 ·ч/кг.

Б. Порядок расчета

Определяем разность давлений по обе стороны окна на первом этаже здания по формуле [30].

D р =0,55·18(14,07-11,09)+0,03·14,07·7,5 2 =50,5 Па.

Согласно данным табл. [12*] нормативная воздухопроницаемость окон для данных условий эксплуатации составляет 15 кг/(м 2 ·ч).

Находим требуемое сопротивление воздухопроницанию окна по формуле [33]

м 2 ·ч/кг

Следовательно, рассматриваемое окно с одинарным переплетом не удовлетворяет нормативным требованиям. В данном случае, учитывая большую высоту здания и его расположение в районе со значительным скоростным напором ветра, может быть рекомендовано применение окна с раздельными переплетами из гнутосварных профилей той же серии.

Согласно прил. [10*] сопротивление воздухопроницанию окон с раздельными металлическими переплетами составляет R и =0,26 ´ 0,8=0,21 м 2 ·ч/кг, что больше R и =0,20 м 2 ·ч/кг. Данный вариант удовлетворяет нормативным требованиям по воздухопроницаемости.

6.1. Расчет требуемого сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) производится по СНиП II-3-79 **, разд. [6] с учетом следующих требований:

а) упругости водяного пара Е 1 , E 2 , Е 3 , Е 0 , Па, в формулах [34]-[37] принимаются (для конструкций помещений без агрессивной среды - по прил. 8 , а с агрессивной средой - по пп. 6.1 , б, в и 6.2 ) по температуре в плоскости возможной конденсации, определяемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего, летнего периодов и периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами (упругости Е 1 , E 2 , Е 3 , Е 0 , Е в формулах [34]-[37] для конструкций помещений с агрессивной средой обозначаются соответственно: Е р 1 , E р 2 , Е р 3 , Е р 0 , Е р);

б) значения упругости водяного пара Е p , Па, над насыщенными растворами солей для температур 10-30 ° С принимаются по прил. 7 , для температур ниже 10°С они могут быть определены по формуле

Е р i =0,01 E i j 'p, (26)

где E i - упругость насыщенного водяного пара, Па, принимается по температуре в плоскости возможной конденсации по прил. 8 ; j 'р - относительная влажность воздуха над насыщенным водным раствором соли, %, при t =20°С, принимается по прил. 7 ;

в) упругости водяного пара Е p i , в плоскости возможной конденсации наружных стен из керамзитобетона на керамзитовом песке ( g о=1200 кг/см 3 ), содержащих соли NaCl , KC l , MgCl 2 или их смеси а также расстояние до плоскости конденсации от внутренней поверхности стены d w в указанных стенах следует определять соответственно по формулам (27) и (28):

E p i =0,01 E i j p при i =1, 2, 3, 0; (27)

d w =0,07 d ут j р, (28)

где j р - относительная влажность воздуха в порах материала ограждающей конструкции, %, определяемая в соответствии с п.6.2 ; d ут - толщина утеплителя, м.

Индексы i =1, 2, 3, 0 относятся соответственно к зимнему, весенне-осеннему, летнему периодам и периоду месяцев с отрицательными среднемесячными температурами;

г) значения температуры в плоскости возможной конденсации следует определять по формуле

, (29)

где t в , t н - расчетные температуры соответственно внутреннего и наружного воздуха (среднесезонная или средняя за период влагонакопления), °С; R о - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м 2 · ° С/Вт; R в =1/ a в , где a в то же, что в формуле [1]; S R - сумма термических сопротивлений слоев конструкции, расположенных между внутренней поверхностью и плоскостью возможной конденсации, м 2 · ° С/Вт.

При расчете величин R o и S R коэффициенты теплопроводности материалов слоев ограждающей конструкции зданий с агрессивной средой могут быть приняты по прил. [3*] при соответствующих условиях эксплуатации;

д) стены промышленных зданий, подверженные воздействию высокоактивных в гигроскопическом отношении аэрозолей ( j р £ 60%) расчету по формулам [34]-[37] не подлежат. Защиту от увлажнения таких стен с внутренней стороны следует производить без расчета, как от непосредственного воздействия раствора соответствующего аэрозоля.

е) независимо от результатов расчета по формулам [34], [35] требуемые сопротивления паропроницанию R п1 тр и R п2 тр (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) во всех случаях должны приниматься не более 5 м 2 ·ч·Па/мг.

6.2. При наличии графиков сорбции в зависимости от массового солесодержания определение сопротивления паропроницанию может быть проведено следующим образом.

Относительная влажность воздуха j р в порах керамзитобетона на керамзитовом песке плотностью 1200 кг/м 3 , содержащих соли NaCl , KCl , MgCl 2 или их смеси, определяется по графику сорбции в зависимости от массового солесодержания С , % (см. прил. 10 ). При этом величина j р в формулах (27) и (28) при расчете Е p i ( i =1, 2, 3) определяется по графику сорбции w =10%, а при расчете Ер 0 - по графику сорбции w =15%.

Массовое солесодержание в материале ограждающих конструкций, защищенных с внутренней стороны лакокрасочным покрытием, а с наружной гидрофобизацией, определяется по формуле

C= [ A+B ( T- 4)] d , (30)

где А - эмпирическая величина, характеризующая процесс соленакопления в первые годы эксплуатации здания; В - увеличение солесодержания за год эксплуатации; Т - предполагаемый срок службы в годах; d - коэффициент, учитывающий влияние гидрофобизации наружной поверхности стен на кинетику процесса соленакопления.

В частности, для производств, связанных с переработкой хлористых солей натрия, калия и магния эта формула приобретает следующий вид:

C= [ A+ 0,1( T- 4)]0,4, (31)

где величина А принимается равной 0,7 для стен зданий дробильных отделений флотационных фабрик и 0,9 для стен зданий сушильных отделений.

Рис. 14. Сечение панели наружной стены промышленного здания

Пример 1. Определить требуемое сопротивление паропроницанию панелей наружной стены (рис. 14 ), состоящей из защитного слоя бетона плотностью 2400 кг/м 3 , d 1 =0,07 м, с внутренней стороны, (теплоизоляционного слоя из керамзитобетона на керамзитовом песке плотностью 1200 кг/м 3 , d 2 =0,36 м и наружного фактурного слоя из цементно-песчаного раствора плотностью 1800 кг/м 3 , d 3 =0,02 м для промышленного здания, строящегося в районе г. Свердловска, и проверить соответствие сопротивления паропроницанию панели (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) требуемому.

А. Исходные данные

Расчетная температура и относительная влажность внутреннего воздуха:

t в =18° C , j в ,=60%; по формуле (25 ) е в =1402 Па, также можно определить е в , по прил. 9 . Влажный режим помещения - нормальный (табл. [1]) и в соответствии с прил. [2] условия эксплуатации - А. Расчетные показатели строительных материалов по прил. [3*], Бетон l 1 =1,74 Вт/(м·°С), m 1 =0,03 мг/(м·ч·Па). Керамзитобетон l 2 =0,44 Вт/(м·°С); m 2 =0,11 мг/(м·ч·Па). Цементно-песчаный раствор l 3 =0,76 Вт/(м·°С), m 3 =0,09 мг/(м·ч·Па).

Б. Порядок расчета

Сопротивление теплопередаче панели:

м 2 · ° С/Вт.

Термическое сопротивление слоя панели (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации (см. примеч. [3] к п. [6.1*])

м 2 · ° С/Вт.

Продолжительность сезонов и среднесезонные температуры определяем по СНиП 2.01.01-82 , а значения температур в плоскости возможной конденсации t i , соответствующие этим температурам, по формуле (29 ).

Зима (январь-март, ноябрь, декабрь) - z 1 =5 мес, t н1 =-11,3 ° С;

°С;

Весна, осень (апрель, октябрь) - z 2 =2 мес, t н2 =1,9 ° С;

° С;

Лето (май-сентябрь) - z 3 =5 мес, t н3 =-13,5 ° С;

° С.

По среднесезонным температурам в плоскости возможной конденсации определяем упругости водяного пара по прил. 8 :

Е 1 =535 Па, Е 2 =1016 Па, Е 3 =1705 Па.

По формуле [36] подсчитываем упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период

Па.

Среднюю упругость водяного пара наружного воздуха за годовой период определяем по СНиП 2.01.01-82

Па.

Сопротивление паропроницанию части панели, расположенной между наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации

м 2 · ° С/Вт.

По формуле [34] определяем требуемое сопротивление паропроницанию и из условия недопустимости накопления влаги в панели за годовой период эксплуатации

м 2 ·ч·Па/мг.

Продолжительность в сутках периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами согласно СНиП 2.01.01-82 z 0 =169 сут, а средняя температура наружного воздуха периода месяцев с отрицательными температурами t н.о =-11,3 ° С. По формуле (29 ) температура на плоскости возможной конденсации t 0 =-1,6°С. Упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации по t 0 Е 0 =535 Па по прил. 8 . Плотность материала g w =1200 кг/м 3 , толщина увлажняемого слоя и d w =0,24 м. Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя панели за период влагонакопления по табл. [14] D w ср =5%. Средняя упругость водяного пара наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами по СНиП 2.01.01-82

Па.

По формуле [37]

.

По формуле [35] определяем требуемое сопротивление паропроницанию м 2 ·ч·Па/мг, из условия ограничения накопления влаги в панели за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха

м 2 /ч·Па/мг.

Сопротивление паропроницанию части панели, расположенной между внутренней поверхностью стены и плоскостью возможной конденсации.

м 2 ·ч·Па/мг.

R п.в >R п1 тр >R п2 тр , т.е. конструкция панели в отношении сопротивления паропроницанию удовлетворяет требованиям СНиП II-3-79 **.

Пример 2. Определить требуемое сопротивление паропроницанию наружной стены, состоящей из керамзитобетона на керамзитовом песке плотностью 1200 кг/м 3 и фактурных слоев из цементно-песчаного раствора плотностью 1800 кг/м 3 для промышленного здания, строящегося в г. Солигорске, и проверить соответствие сопротивления паропроницанию (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) требуемому. Срок эксплуатации предприятия 60 лет.

А. Исходные данные

Толщина слоя керамзитобетона 0,27 м, каждого из фактурных слоев 0,015 м. В стене содержится хлористый натрий NaCl . Расчетная температура и относительная влажность внутреннего воздуха t в =15°С; j в =70%; по формуле (25 ) е в =1193 Па, где Е н находим по прил. 8 ; е в можно определить по прил. 9 . Расчетные показатели строительных материалов слоев конструкции по прил. [3*] при условиях эксплуатации В:

Цементно-песчаный раствор l 1 = l 3 =0,93 Вт/(м·°С), m 1 = m 3 =0,09 мг/(м·ч·Па).

Керамзитобетон на керамзитовом песке l 2 =0,52 Вт/(м·°С); m 2 =0,11 мг/(м·ч·Па).

Б. Порядок расчета

1. Расчет R п1 тр .

Среднее массовое солесодержание керамзитобетона в стене по формуле (31 )

С =[0,7+0,1(60-4)]0,4=2,52%.

По графику сорбции w =10% (см. прил. 10 , рис. 1 ); j р=75%. Положение плоскости возможной конденсации по формуле (28 )

d w =0,007·0,27·75=0,135 м.

Сопротивление теплопередаче стены по формуле [4]

м 2 ·°С/Вт.

Сумма термических сопротивлений слоев конструкции, расположенных между ее внутренней поверхностью и плоскостью возможной конденсации и сопротивление теплоотдаче:

м 2 ·°С/Вт;

м 2 ·°С/Вт.

Среднесезонные температуры и продолжительность сезонов определяем по СНиП 2.01.01-82 , а значения температур в плоскости возможной конденсации t i , соответствующих среднесезонным температурам наружного воздуха, по формуле (29 ).

Зима (январь, февраль) - z 1 =2 мес, t н1 =-6,6 ° С;

°С;

Весна, осень (март, ноябрь, декабрь) - z 2 =3 мес, t н2 =-2,2 ° С;

° С;

Лето (апрель-октябрь) - z 3 =7 мес, t н3 =-12,2 ° С;

° С.

Температурам t 1 , t 2 , t 3 соответствуют (см. прил. 8 ):

Е 1 =764 Па; Е 2 =904 Па; Е 3 =1547 Па.

При равновесной относительной влажности воздуха в порах керамзитобетона j р=75% определяем упругости водяного пара в плоскости возможной конденсации. Е p 1 ; Е p 2 ; Е p 3 по формуле (27 ):

Е p 1 =764·0,75=573 Па; Е p 2 =904·0,75=678 Па; Е p 3 =1574·0,75=1160 Па.

Упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период по формуле [36]

Па.

Средняя упругость водяного пара наружного воздуха за годовой период по СНиП 2.01.01-82

Па.

Сопротивление паропроницанию части стены, расположенной между плоскостью возможной конденсации и наружной поверхностью.

м 2 ·ч·Па/мг.

Сопротивление паропроницанию части стены, расположенной между плоскостью возможной конденсации и внутренней поверхностью.

м 2 ·ч·Па/мг.

Требуемое сопротивление паропроницанию R п1 тр по формуле [34]

м 2 ·ч·Па/мг.

2. Расчет R п2 тр

По графику сорбции w =15%; С =2,52% (см. прил. 10 , рис. 1); j р=81,8%.

Положение плоскости возможной конденсации определяем по формуле (28 )

d w =0,007·0,27·81,8=0,146 м.

Сопротивление теплопередаче части стены, расположенной между плоскостью возможной конденсации и внутренней поверхностью.

м·°С/Вт.

Средняя температура наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами по СНиП 2.01.01-82

° С

Температура в плоскости возможной конденсации при t н.о =-5°С по формуле (29 )

° С

Значению t о =3,38 (см. прил. 8 ) соответствует Е o =780 Па. При равновесной относительной влажности воздуха в порах керамзитобетона j р=81,8% определяем упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации по формуле (27 )

Е p 0 =780·0,818=638 Па.

Средняя упругость водяного пара наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами и продолжительность в сутках периода влагонакопления, принимаемая равной этому периоду по СНиП 2.01.01-82 , соответственно равны:

Па и z 0 =134 сут.

Сопротивление паропроницанию части панели, расположенной между плоскостью возможной конденсации и наружной поверхностью

м 2 ·ч·Па/мг.

Плотность материала увлажняемого слоя g w =1200 кг/м 3 . Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя панели за период влагонакопления z 0 по табл. 14 D w с p =5%.

По формуле [37]

.

Требуемое сопротивление паропроницанию R п2 тр по формуле [35]

м 2 ·ч·Па/мг.

R п1 тр > R п.в > R п2 тр , т.е. конструкция панели в отношении сопротивления паропроницанию не удовлетворяет требованиям СНиП II-3-79 **. Для обеспечения требуемой величины сопротивления паропроницанию требуется устройство защитного покрытия.

3. Требуемое сопротивление паропроницанию защитного (лакокрасочного) покрытия с внутренней стороны равно:

r п = R п1 тр - R п.в =2,78-1,39=1,39 м 2 ·ч·Па/мг.

Пример 3. Определить требуемое сопротивление паропроницанию наружной стены (см. пример 2) для промышленного здания, строящегося в г. Соликамске, и проверить соответствие сопротивления паропроницанию (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) требуемому. Отличие в исходных данных заключается в том, что в стене содержится трехкомпонентная система хлористых солей состава: хлористый натрий NaCl - 60%, хлористый калий КС l - 30%, хлористый магний MgCl 2 - 10%.

Расчет производится так же, как в примере 2, но значения величины j р берутся по графикам сорбции по прил. 10 , рис. 4 .

Пример 4. Определить требуемое сопротивление паропроницанию панелей наружной стены, состоящей из защитного слоя тяжелого бетона плотностью 2400 кг/м 3 , d 1 =0,07 м, с внутренней стороны, теплоизоляционного слоя из керамзитобетона на керамзитовом песке плотностью 1200 кг/м 3 , d 2 =0,36 м и наружного фактурного слоя из цементно-песчаного раствора плотностью 1800 кг/м 3 , d 3 =0,02 м для промышленного здания, строящегося в г. Березняки, и проверить соответствие сопротивления паропроницанию панели (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) требуемому.

А. Исходные данные

Расчетная температура и относительная влажность внутреннего воздуха t в =°20°С, j в =50%. При этом е в =1169 Па (формула (25 ). В воздухе присутствует аэрозоль азотнокислого натрия NaNO 3 . По прил. 7 упругость паров воды над насыщенным раствором азотнокислого натрия при t в =20 ° С и Е p =1804 Па. По формуле (24 ) относительная влажность воздуха с учетом агрессивной среды

,

т.е. режим помещения с учетом понижения давления водяного пара над насыщенным раствором азотнокислого натрия - влажный (табл. [1]) и в соответствии с прил. [2] условия эксплуатации - Б.

Расчетные показатели строительных материалов принимаем по прил. [3*]: бетон l 1 = l ,86 Вт/(м·°С); m 1 =0,03 мг/(м·ч·Па); керамзитобетон l 2 =0,52 Вт/(м· ° С); m 2 =0,11 мг/(м·ч·Па); цементно-песчаный раствор l 3 =0,93 Вт/(м·°С); m 3 =0,09 мг/(м·ч·Па).

Б. Порядок расчета

Сопротивление теплопередаче панели

м 2 · ° С/Вт.

Термическое сопротивление слоя панели (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации)

м 2 ·°С/Вт;

Продолжительность сезонов и среднесезонные температуры определяем по СНиП 2.01.01-82 , а значения температур в плоскости возможной конденсации, соответствующих этим температурам, по формуле (29 ).

Зима (ноябрь-март) - z 1 =5 мес, t н1 =-12 ° С;

°С;

Весна, осень (апрель, октябрь) - z 2 =2 мес, t н2 =2,1 ° С;

° С;

Лето (май-сентябрь) - z 3 =5 мес, t н3 =-13,9 ° С;

° С.

По среднесезонным температурам в плоскости возможной конденсации определяем упругости водяного пара над насыщенным раствором аэрозоля азотнокислого натрия NaNO 3 :

Е p 1 =112 Па; Е p 2 =820 Па (по формуле (26 );

Е p 3 =1408 Па (по прил. 7 ).

По формуле [36] подсчитываем упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период

Па.

Среднюю упругость водяного пара наружного воздуха за годовой период определяем по СНиП 2.01.01-82

Па.

Сопротивление паропроницанию части панели, расположенной между наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации.

м 2 ·ч·Па/мг.

По формуле [34] определяем требуемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги в панели за годовой период эксплуатации

м 2 ·ч·Па/мг.

Продолжительность в сутках периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами, z 0 =152 сут, а средняя температура наружного воздуха этого периода согласно СНиП 2.01.01-82 t н.о =-12°С.

По формуле (29) :

° С.

По данным прил. 7 упругость водяного пара над насыщенным раствором аэрозоля азотнокислого натрия N а N О 3 в плоскости возможной конденсации при t н.о =-12°С равна Е p 0 =435 Па.

Плотность материала увлажняемого слоя g w = 1200 кг/м 3 , его толщина d w =0,24 м. Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя панели за период влагонакопления z 0 по табл. [14] D w с p =5%.

Средняя упругость водяного пара наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами по СНиП 2.01.01-82 равна:

Па.

По формуле [37]

.

По формуле [35] определяем требуемое сопротивление паропроницанию из условия ограничения накопления влаги в панели за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха

м 2 /ч·Па/мг.

Сопротивление паропроницанию части панели, расположенной между внутренней поверхностью стены и плоскостью возможной конденсации

м 2 ·ч·Па/мг.

R пв > R п1 тр > R п2 тр , т.е. конструкция панели в отношении сопротивления паропроницанию удовлетворяет требованиям СНиП II-3-79 *.

6.3. Спецификой расчета сопротивления паропроницанию ограждающих конструкций животноводческих и птицеводческих зданий по формулам [34]-[37] является учет параметров внутреннего воздуха в помещении в летний расчетный период эксплуатации.

6.4. Для зданий с круглогодичным содержанием животных в помещениях средняя температура внутреннего воздуха в летний период ( t в3 принимается выше средней температуры наружного воздуха D t н3 за этот период на величину температурного перепада D t в3 , но не ниже расчетной температуры внутреннего воздуха t в1 в зимний период в соответствии с нормами технологического проектирования. Таким образом, для указанных зданий при назначении расчетных температур внутреннего воздуха t в за соответствующие расчетные периоды года, обозначенные индексами: 1 - зимний, 2 - весенне-осенний, 3 - летний, - необходимо руководствоваться следующими указаниями:

если t в1 < t н3 + D t в3 , то следует принимать t в3 = t н3 + D t в3 , t в2 = t в1 . (32)

если t в1 ³ t н3 + D t в3 , то следует принимать t в3 = t в2 = t в1 . (33)

Здесь t в1 , t в2 , t в3 - среднесезонные расчетные температуры внутреннего воздуха, ° С, соответственно за зимний, весенне-осенний и летний расчетные периоды года (расчетные периоды года назначаются в зависимости от среднемесячных температур наружного воздуха района строительства в соответствии с указаниями п. [6.1]); значение t в1 для зимнего периода года принимается равным расчетной температуре внутреннего воздуха по соответствующим нормам технологического проектирования; t в3 - средняя температура наружного воздуха, ° С, за летний период, определяемая как среднее арифметическое для месяцев со среднемесячными температурами наружного воздуха выше 5°С в соответствии с СНиП 2.01.01-82 ; D t в3 - среднее превышение температуры внутреннего воздуха, ° С, по сравнению с температурой наружного воздуха в летний период, принимаемое равным: 6 ° С - для свиноводческих, зданий; 8°С - для зданий крупного рогатого скота.

Относительная влажность j в3 воздуха животноводческих зданий в летний период принимается равной; 70% - для свиноводческих зданий; 80% - для зданий крупного рогатого скота.

6.5. Для животноводческих зданий с выгульно-пастбищным содержанием животных в летний период и для птицеводческих зданий средняя температура внутреннего воздуха t в3 за этот период принимается равной средней температуре наружного воздуха t н3 летнего периода, но не ниже расчетной температуры внутреннего воздуха t в за зимний период, а упругость водяного пара е н3 внутреннего воздуха за летний, период - равной средней упругости водяного пара наружного воздуха е н3 за этот период, но не ниже упругости водяного пара е в3 внутреннего воздуха за зимний период. Таким образом, для указанных зданий при назначении расчетных параметров внутреннего воздуха за соответствующие расчетные периоды года необходимо руководствоваться следующими указаниями:

если t в1 < t н3 и е н3 , то следует принимать t в3 = t н3 ; (34)

если t в1 ³ t н3 и е н3 , то следует принимать t в3 = t в2 = t в1 ; (35)

Здесь t в1 , t в2 , t в3 , t н3 - то же, что в формулах (32 ) и (33) ; е в1 , е в2 , е в3 - средняя упругость водяного пара, Па, внутреннего воздуха соответственно за зимний, весенне-осенний и летний расчетные периоды года; значение е в1 для зимнего периода года определяется по расчетной температуре t в1 и относительной влажности j в1 внутреннего воздуха за зимний период; е п3 - средняя упругость водяного пара, Па, наружного воздуха за летний период, определяемая как среднее арифметическое из среднемесячных упругостей водяного пара наружного воздуха для месяцев со среднемесячными температурами наружного воздуха выше 5°С в соответствии с СНиП 2.0101-82.

6.6. Среднюю упругость водяного пара е в внутреннего воздуха за годовой период эксплуатации следует определять по формуле

. (36)

где е в1 , е в2 , е в3 - то же, что в формулах (34 ); определяются с учетом указаний пп. 6.4 и 6.5 в зависимости от средней расчетной температуры t в1 и относительной влажности j в i внутреннего воздуха за соответствующий расчетный период по формуле

е в i =0,01 Е в i j в i , (37)

где Е в i - максимальная упругость водяного пара внутреннего воздуха, Па, определяемая по прил. 8 в зависимости от соответствующей средней температуры внутреннего воздуха t в i ; j в i - средняя относительная влажность внутреннего воздуха, %, за соответствующий расчетный период; z 1 , z 2 , z 3 - то же, что в формуле [36], мес.

Среднюю упругость водяного пара е в = е в0 за период влагонакоплений (с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха) в формуле [35] следует принимать равной средней упругости водяного пара e в1 , Па, за зимний период

е в = е в0 = е в1 . (38)

7.1. Долговечность наружных ограждающих конструкций определяется сроком их службы с сохранением в требуемых пределах эксплуатационных качеств в данных климатических условиях при заданном режиме эксплуатации зданий.

При проектировании наружных ограждающих конструкций необходимо учитывать их долговечность, при выборе типа ограждения предпочтение следует отдавать более долговечной конструкции,

Жилые здания для северной строительно-климатической зоны следует проектировать с наружными ограждающими конструкциями с долговечностью не менее 50 лет.

7.2. Необходимую долговечность наружных стен следует обеспечивать применением материалов, имеющих надлежащие прочность, морозостойкость и влагостойкость, а также соответствующими конструктивными решениями, предусматривающими, в случае необходимости, специальную защиту элементов конструкции, выполняемых из недостаточно стойких материалов.

7.3. Срок службы отдельных элементов, от которых зависит долговечность наружных ограждающих конструкций (стальные закладные и крепежные детали, связи, узлы и их сопряжения), должен быть не ниже срока службы всей конструкции.

7.4. Наружные однослойные стены должны иметь защитные слои надлежащей долговечности. Их марка по морозостойкости должна быть на 1-2 ступени выше, чем у материала стены.

7.5. Долговечность наружной ограждающей конструкции оценивается по се сравнительному или фактическому значениям. Под долговечностью понимается продолжительность в годах первого доремонтного периода эксплуатации ремонтируемых ограждающих конструкции или их элемента, например защищенного слоя (сравнительная долговечность), или продолжительность срока службы ремонтируемой конструкции с капитальными ремонтами, а также неремонтируемой конструкции или ее неремонтируемой части, например простенка (фактическая долговечность).

Сравнительная долговечность ограждающей конструкции не должна быть ниже нормативной периодичности капитальных ремонтов, предусмотренной действующими нормативными документами.

7.6. Расчетом на долговечность наружной ограждающей конструкции здания определяется:

сравнительная или фактическая долговечность конструкции при данном конструктивном решении ограждения, выбранном материале и заданной его марке по морозостойкости;

требуемая марка по морозостойкости выбранного материала при заданном (нормативном или требуемом) сроке службы ограждающей конструкции и материале.

7.7. Долговечность q , лет, наружной ограждающей конструкции или ее наружного защищенного слоя определяется по формуле

, (39)

где N - выдерживаемое материалом ограждения или соответственно его наружным защищенным слоем число циклов попеременного замораживания при стандартных испытаниях на морозостойкость, численно равное цифровому индексу устанавливаемой марки по морозостойкости (например, 35 циклов при F 35); w н - массовое отношение влаги в материале, соответствующее его полному водонасыщению без вакуумирования, принимаемое по табл. 18 ; w р - среднее равновесное массовое отношение влаги в материале, ниже которого при температуре -20°С лед в нем не образуется, принимаемое по табл. 19 ; w э з , w э л - массовые отношения влаги в материале в зоне промерзания ограждения в условиях его эксплуатации на зимне-весеннем (з) и летне-осеннем (л) периодах года соответственно при расчетах на долговечность; x ( t i ) - соответствующие данному зимне-весеннему или летне-осеннему периоду года переменные коэффициенты, принимаемые по табл. 20 , в зависимости от достигаемой материалом отрицательной температуры t i в каждом отдельном случае i ее перехода через 0°С ниже температуры начала замерзания t нз в нем жидкой влаги (см. табл. 18 ); п i з , п i л - соответственно число таких случаев i -го достижения температуры t i в году на этих периодах.

Таблица 18

Таблица 19

При обычно наблюдаемом нестационарном (неустановившемся) температурном поле ограждения при данной температуре (см. пример 2) наблюдается только один цикл i , поэтому

n i з = n i л =1 цикл/год.

Для установления числа случаев i и, соответствующих им температур t i , по которым находят коэффициенты x ( t i ), необходимо предварительное определение полных нестационарных температурных полей ограждающей конструкции на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года с учетом характеристик климатической активности района строительства, влияющих на долговечность наружных ограждений.

Таблица 20

7.8. При рабочем проектировании однослойных наружных ограждающих конструкций долговечность стены рекомендуется рассчитывать на ЭВМ по программе KLIMAT , приведенной в прил. 11 . Долговечность наружного защитного слоя бел при этом определяется по формуле

, (40)

где индексы «ст» и «сл» указывают на принадлежность данной величины соответственно к материалу тела стены или защитного слоя.

7.9. Долговечность наружного защитного слоя наружной ограждающей конструкции без применения ЭВМ определяется при коэффициентах x ( t i ), найденных для середины этого слоя по ее полному температурному полю по п. 7.19 .

7.10. Долговечность основной части наружной ограждающей конструкции без применения ЭВМ определяется при коэффициентах x ( t i ), найденных для середины слоя устойчивого промерзания па активных периодах года, по ее полному температурному полю по пп. 7.13-7.24 .

Толщина слоя устойчивого промерзания на активных периодах года устанавливается в соответствии с указаниями п. 7.20 .

7.11. Массовые отношения влаги в материале w э з и w э л зоне промерзания наружной ограждающей конструкции в условиях ее эксплуатации на зимне-весеннем (з) и летне-осеннем (л) периодах года при расчете ее долговечности без применения ЭВМ принимаются соответственно равными:

(41)

где g 0 g 0 min - соответственно расчетная и минимальная плотности материала ограждения в сухом состояния (прил. [3*]); w - соответствующее расчетное массовое отношение влаги в материале такое же, как принимаемое, исходя из условий эксплуатации при теплофизических расчетах, приведенное в этом же приложении; D w ср - его предельно допустимое приращение, принимаемое по табл. [14*].

7.12. Долговечность наружных ограждающих конструкций южной ориентации в зависимости от интенсивности солнечной радиации и числа дней безоблачного неба в году может быть на 10-20% ниже расчетной долговечности, найденной по формуле (39 ) без их учета. Поэтому для этих стен желательны меры по снижению влияния солнечной радиации (светлые отделка или окраска, экранирование и т. п.).

7.13. При определении температурного поля однослойной стены различие в теплофизических характеристиках защитного слоя и основной части стены не учитывается. Их значения принимаются соответствующими ее основной части и расчетному массовому отношению влаги в материале по прил. [3*].

7.14. Квазистационарная составляющая температурного поля на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года однослойной наружной ограждающей конструкции общей толщиной d , связанная с годовым ходом среднемесячных температур наружного воздуха t см , при температуре внутреннего воздуха t в определяется по формуле

t (х , t )= m 1 + m 3 х+ m 5 x 2 + m 6 x 3 +( m 2 + m 4 х) t , (42)

где х - координата точки ограждения, отсчитываемая от его наружной поверхности; t - время, отсчитываемое от середины месяца зимне-весеннего или соответственно, летне-осеннего периодов года, предшествующего началу периодических оттепелей или соответственно заморозков па этих периодах с переходом через t из ; m i - постоянные коэффициенты, определяемые по формулам:

(43)

(44)

(45)

Здесь: а - коэффициент температуропроводности материала ограждения; b - темп изменения среднемесячных температур наружного воздуха на зимне-весеннем или летне-осеннем периодах года, соответственно определяемый по указаниям п. 7.21 ; t в - расчетная температура внутреннего воздуха;

. (46)

Здесь

, (47)

где a в и a н определяются соответственно по табл. [4*] и [6*].

7.15. Гармонические составляющие температурного поля однослойной наружной ограждающей конструкции определяются с учетом соответствующих амплитуд и периодов, назначаемых в соответствии с пп. 7.21 и 7.23 .

Учитываются две составляющие, связанные:

первая -с суточными колебаниями температуры наружного воздуха со средней амплитудой А с (см. п. 7.20 ) и периодом Р =24 ч;

вторая - с устойчивыми периодическими заморозками и оттепелями со средними амплитудами А р , периодами Р р и числом т в году (см. п. 7.23 ).

7.16. Амплитуда суточных колебаний температуры в слое ограждения, отстоящем на расстоянии х от его наружной поверхности, определяется по формуле

, (48)

где A п - амплитуда суточных колебаний температуры на наружной поверхности ограждения

. (49)

В формулах (48 ) и (49) р - период суточных колебаний температуры, равный 24 ч; А с - средняя амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха, принимаемая по п. 7.21 .

7.17. Амплитуды колебаний температуры в слое ограждения, отстоящем на расстоянии х от его наружной поверхности, связанные с устойчивыми периодическими заморозками и оттепелями с периодом Р р (см. п. 7.23 ), находят по формуле.

, (50)

где А р - средняя расчетная амплитуда этих заморозков и оттепелей на данном зимне-весеннем или летне-осеннем периодах года, определяемая в соответствии с п. 7.23 ; d - толщина ограждения.

7.18. Полное температурное поле однослойной наружной ограждающей конструкции находится наложением на его составляющую двух гармонических колебаний (см. п. 7.15 ) с амплитудами и периодами, назначаемыми в соответствии с п. 7.16 , 7.17 , 7.20 , 7.23 .

7.19. Глубину устойчивого промерзания однослойного ограждения на активном периоде года находим из уравнения (42 ) при t ( х t )=0. Она определяется дважды: для начала зимне-весеннего и конца летне-осеннего периодов и находится как среднеарифметическое из этих двух ее значений.

7.20. Для расчета нестационарных температурных полей наружных ограждающих конструкций на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года, с учетом которых производится прогнозирование их долговечности, необходимы следующие климатологические параметры наружного воздуха:

среднемесячные температуры t см по месяцам года;

средние амплитуды А с суточных колебаний температуры по месяцам года с периодом Р =24 ч;

среднесуточные температуры t сс по дням месяцев года;

темп b изменения среднемесячных температур t см в их годовом ходе на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года;

средние расчетные полупериоды Р р устойчивых периодических заморозков и оттепелей по отношению к годовому ходу среднемесячных температур t см на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года;

средние расчетные амплитуды А р этих заморозков и оттепелей с полупериодом Р р на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года;

среднее расчетное число m p указанных заморозков и оттепелей в году на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года;

средняя календарная дата начала устойчивых периодических оттепелей по отношению к годовому ходу среднемесячных температур t см на зимне-весеннем периоде года;

средняя календарная дата начала устойчивых периодических заморозков по отношению к годовому ходу среднемесячных температур t см на летне-осеннем периоде года.

Указанные характеристики определяются по СНиП 2.01.01-82 , а отсутствующие там величины по пп. 7.21-7.23 .

Примечания : 1. Зимне-весенним и летне-осенним периодами года называются его активные периоды в указанное время, на которых возможны периодические оттепели и заморозки с переходами температуры наружного воздуха через 0 ° С. 2. В прил. 2 СНиП 2.01.01-82 указаны удвоенные значения А с .

7.21. Темп b изменения среднемесячных температур t см наружного воздуха на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года определяется по графику их годового хода на участках, где эти температуры изменяются практически линейно.

7.22. Среднесуточные температуры t сс наружного воздуха определяются по наблюдениям за год по метеорологическим ежемесячникам.

7.23. Средние расчетные амплитуды А р , средние расчетные периоды Р р , среднее число в году m p и календарные даты начала устойчивых периодических оттепелей и заморозков на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах года определяются как средние арифметические за последние пять лет по графикам годового хода среднемесячных температур. При этом учитываются только периодические оттепели и периодические заморозки с переходом за t нз .

Для некоторых городов северной строительно-климатической зоны средние расчетные характеристики климатической активности, связанные с устойчивыми периодическими заморозками и оттепелями, и календарные даты начала последних приведены и табл. 21 .

Таблица 21

Продолжение табл.

Рис. 15. Годовой ход температур на летне-осеннем периоде 1973г. в г. Норильске

1 - среднемесячных; 2 - среднесуточных; 3 - апроксимация годового хода полусинусоидами

Пример 1. Определить характеристики климатической активности района строительства г. Норильска.

А. Исходные данные

Ввиду отсутствия данных полных многолетних метеорологических наблюдений в г. Норильске воспользуемся данными ближайшей метеорологической станции (табл. 22 ).

Таблица 22

По наблюдениям этой станции найдены среднесуточные температуры по дням за 1973-1976 гг. для летне-осеннего (сентябрь-ноябрь) и зимне-весеннего (апрель-май) периодов года. Пример соответствующего графика годового хода этих температур за 1973 г, на летне-осеннем периоде этого года показан на рис. 15 . Там же нанесена кривая годового хода среднемесячных температур (см. табл. 22 ) на указанном периоде года и на нем выделены границы участка, где наблюдаются периодические изменения среднесуточных температур с переходами через 0 ° С, за пределами которого температура наружного воздуха уже скачкообразно, но устойчиво повышается или понижается без переходов через 0 ° С. В границах этого участка определены полупериоды и амплитуды соответствующих переходов (заморозков и оттепелей) через кривую годового хода среднемесячных температур. Таким же образом для каждого из рассматриваемых годов были найдены полупериоды оттепелей и заморозков, их амплитуды и их количества в году на зимне-весеннем и летне-осеннем периодах (табл. 23 и 24 ).

Б. Порядок расчета

По табл. 23 найдем, что на зимне-весеннем периоде года средняя амплитуда оттепелей

° С;

средняя амплитуда заморозков

° С;

средний полупериод оттепелей

сут;

средний полупериод заморозков

сут.

Таким образом на зимне-весеннем периоде - средняя расчетная амплитуда заморозков и оттепелей

°С;

средний расчетный период оттепелей и заморозков

Р р =6,3+10,4=16,7 сут;

среднее расчетное число заморозков и оттепелей в год

цикл/год.

Таблица 23

Таблица 24

Продолжение табл. 24

Аналогичным образом найдем, что на летне-осеннем периоде года средняя амплитуда оттепелей

° С;

средняя амплитуда заморозков

° С;

средний полупериод оттепелей

сут;

средний полупериод заморозков

сут.

Таким образом на летне-осеннем периоде средняя расчетная амплитуда заморозков и оттепелей

°С;

средний расчетный период оттепелей и заморозков

Р р =4,3+8=12,3 сут;

среднее расчетное число заморозков и оттепелей в год

цикл/год.

На рис. 16 по данным табл. 22 построена кривая годового хода среднемесячных температур и по ней приближенно выделены зимне-весенний (май-июнь) и летне-осенний (сентябрь-октябрь) периоды года, на которых возможны переходы температуры наружного воздуха через 0 ° С. Для них определены темпы изменения среднемесячных температур, как тангенсы угла наклона соответствующих линейных участков указанной кривой к осям времени t с началом его отсчета в предшествующем этим периодам месяце. Эти темпы оказались равными на зимне-весеннем периоде b =0,0131°С/ч; на летне-осеннем периоде b =-0,0166°С/ч.

Таким образом все характеристики климатической активности района строительства t см , t cc , b , А с , А р , Р р , m p и начала оттепелей и заморозков определены.

Пример 2. Оценить долговечность защитного слоя однослойной наружной стены

А. Исходные данные

Стена жилого дома толщиной d =0,4 м из керамзитобетона с g о =1000 кг/м 3 с F 35 на пористом песке с защитным слоем толщиной d р =0,03 м из цементно-песчаного раствора состава 1:2 с g о =1950 кг/м 3 и F 50.

Район строительства г. Норильск. Условия эксплуатации Б (см. прил. [1*] и [2*]).

Рис. 16. Годовой ход среднемесячных температур в г. Норильске

Б. Порядок расчета

Находим w =0,1; l 0 = 0,27 Вт/(м·°С): С 0 =0,84 кДж/(кг·°С); l =0,41 Вт/(м·°С) (прил. [3*]) D w ср =0,05 (табл. [14*]) с переводом процентов в доли, единицы; a н =23 Вт/(м 2 · ° С) (табл. [6*]) a в =8,7 Вт/(м 2 · ° С), табл. [4*]); t в =18°С ( ГОСТ 12.1.005-88 ); t см и А с - по табл. 22 .

Далее находим

м 2 /ч,

где коэффициент 0,278 принят для перевода кДж в Вт·ч

по формуле (47 );

по <формуле (46 )

Определяем квазистационарное температурное поле стены (п. 7.14 ) на зимне-весеннем периоде года при t см =-14°С для апреля (табл. 22 и рис. 16 ) и b =0,0131°С/ч ( пример 7.1 ).

по формулам (44 ).

по формулам (45 )

Далее находим

по формулам (43 )

Для средней плоскости защитного слоя ( x =0,015 м) по п. 7.9

m 1 + m 3 x + m 5 х 2 + m 6 х 3 =-12,80+67,295·0,015+5,380·0,015 2 -4,014·0,015 3 =-11,790 ° С;

m 2 + m 4 x = 0,0126-0,0282·0,015=0,0122°С/ч.

Таким образом для этой плоскости по формуле (42 )

t (0,015; t )=-11,790+0,0122 t , ° С.

Амплитуду A с суточных колебаний температуры наружного воздуха найдем как среднюю для V и VI месяца (табл. 22 )

°С

и для них по п. 7.15 величина Р =24 ч.

При этом амплитуда суточных температурных колебаний A п на наружной поверхности стены по формуле (49 ) равна

а в слое х =0,015 м по формуле (48 )

° С.

Амплитуда же колебаний температуры этого слоя на указанном периоде, связанная с периодическими устойчивыми оттепелями и заморозками (формула (50 )

° С.

Для двух выбранных точек t =30 сут и t =50 сут интервала времени, где возможны переходы температуры стены в точке х= 0,015 м через 0°С по формуле (42 ) найдем

для t =30 сут t (0,015; 30)=-11,790+0,0122(30·24)=-3 ° С;

для t =50 сут t (0,015; 50)=-11,790+0,0122(50·24)=2,9 ° С.

На рис. 17 с учетом этого для средней плоскости защитного слоя х =0,015 м построен линейный график квазистационарного изменения t (0,015; t ) во времени на зимне-весеннем периоде года и на него с учетом п. 7.15 наложены два гармонических колебания температуры этой плоскости с найденными амплитудами А (0,015)=2,7 ° С и периодом р =24 ч и А (0,015)=8,8°С и периодом 16,7 сут.

Рис. 17. Изменение температуры середины защитного слоя в зимне-весенний период

а - квазистационарное; б - гармоническое, связанное с устойчивыми заморозками и оттепелями; в - то же связанное с суточными колебаниями температуры: г - их огибающие; 1 - 15 - переходы через 0 ° С, № 5 и № 9 - минимальное значение t после перехода через 0 ° С (ниже f нз )

Теперь определим квазистационарное температурное поле стены на летне-осеннем периоде года при t см =13,4°С для августа (см. табл. 22 ) и b =-0,0166°С/ч (пример 7.1).

формулы (44 ).

формулы (45 )

Далее находим

формулы (43 )

Для средней плоскости защитного слоя ( x =0,015 м) по п. 7.9

m 1 + m 3 x + m 5 х 2 + m 6 х 3 =-13,611+11,850·0,015-6,832·0,015 2 +5,081·0,015 3 =13,787 ° С;

m 2 + m 4 x =-0,0160+0,0357·0,015=-0,0155°С/ч.

Таким образом t (0,015; t )=13,787-0,0155· t , ° С.

Суточные колебания температуры наружного воздуха на летне-осеннем периоде года (IX месяц) имеют амплитуду А с =3,1 ° С (>табл. 22 ) и для них (п. 7.15 ) Р =24 ч. Поэтому амплитуда суточных колебаний на наружной поверхности стены (формула 49 ) на летне-осеннем периоде года будет равна:

°С.

а в слое х =0,015 м (формула(48 )

°С.

Амплитуда же колебаний температуры этого слоя на указанном периоде года, связанная с устойчивыми заморозками и оттепелями (формула (50 )).

° С.

Возможный интервал времени, где могут быть переходы температуры стены в точке х =0,015 м через 0 ° С равен 25-45 сут (рис. 18 ). Для его границ (формула (42 ) для t =25 сут t (0,015; 25)=13,787-0,0155·25·24 = 4,5°С, а для t =45 сут t (0,015; 45)=13,787-0,0155·45·24=-2,9°С.

На рис. 18 с учетом этого построен линейный график квазистационарного изменения t (0,015; t ) во времени в интервале 25-50 сут на летне-осеннем периоде года и на него наложены два гармонических колебания температуры этого слоя с найденными амплитудами А (0,015)=2,2°С и периодом Р= 24 ч и А (0,015)=7,7°С и периодом Р =12,3 сут,

Рис. 18. Изменение температуры середины защитного слоя в летне-осенний период:

а - квазистационарный; б - гармоническое связанное с устойчивыми заморозками и оттепелями; в - то же, связанное с суточными колебаниями температуры; г - их огибающие; 1-3 - переходы через 0 ° С; № 1 и № 3 - минимальные значения t после перехода через 0 ° С (ниже t нз )

Из рис. 17 и 18 следует, что на зимне-весеннем периоде года в защитном слое будет 15 переходов через 0°С, из них два (№ 5 до -16,6°С и № 9 до -11,8°С) за t нз =-3,5°С (табл. 18 ), а на летне-осеннем периоде - три перехода через 0°С и из них два (№ 1 до -8,2°С и № 3 до -4,4°С) через t нз . Для указанных переходов за t нз определяем температуры переходов и им соответствующие коэффициенты x ( t i ) (табл. 20 ):

зимне-весенний период

t 5 =-16,6°С; x ( t 5 )=0,952;

t 9 =-11,8°С; x ( t 9 )=0,839

летне-осенний период

t 1 =-8,2°С; x ( t 1 )=0,694;

t 3 =-4,4°С; x ( t 3 )=0,233

Для материала защитного слоя (цементно-песчаный раствор) будем иметь w н =0,094 (табл. 18 ); w p = 0,006 (табл. 19 ); w =0,04 и g 0 min =1800 кг/м 3 (прил. [3*]: D w ср =0,035 (табл. [14*]: среднее для легкого и тяжелого бетонов). Отсюда (формулы (41 )

При этом долговечность защитного слоя по формуле (39 ) будет

лет.

Таким образом, для обеспечения нормативного срока службы защитного слоя, равного 50 г (см. пп. 7.1-7.5 ) понадобится либо один капитальный ремонт, либо повышение его марки по морозостойкости до F 75. В этом случае долговечность защитного слоя

лет

и будет уже близка к нормативной.

Пример 3. Оценить долговечность всей однослойной стены

А. Исходные данные

Условия примера 2.

Б. Порядок расчета

Квазистационарное распределение температуры в стене с учетом формулы (42 ) и коэффициентов, найденных в примере 2, будет равно:

на зимне-весеннем периоде

t ( х , t )=-12,800+67,295 х +5,380 х 2 -4,014 x 3 +(0,0126-0,0282 x ) t , ° С;

на летне-осеннем периоде

t ( х , t )=13,611+11,85 x -6,832 x 2 +5,081 x 3 +(0,0357 x -0,0160) t , ° C .

Пользуясь указаниями п. 7.26 для отыскания глубины промерзания стены на середине зимне-весеннего периода при t =30 сут будем иметь уравнение 4, 014 x 3 -5,38 x 2 -46,991 x +3,728=0.

Решая уравнение, найдем глубину промерзания стены равной х =7,78 см.

Из них на защитный слой приходится 3 см и на тело стены 4,78 см. Таким образом, придется оценить долговечность стены для слоя

.

При этом на зимне-весеннем периоде для него

m 1 + m 3 x + m 5 х 2 + m 6 х 3 =-12,800+67,295·0,05+5,380·0,05 2 -4,014·0,05 3 =-9,442 ° С;

m 2 + m 4 x =0,0126-0,0282·0,05=0,0112°С/ч.

Таким образом t (0,05; t )=-9,422+0,0112 t , ° С;

на летне-осеннем периоде

m 1 + m 3 x + m 5 х 2 + m 6 х 3 =13,611+11,850·0,05-6,832·0,05 2 +5,081·0,05 3 =14,187 ° С;

m 2 + m 4 x =-0,0160+0,0357·0,05=-0,0142°С/ч.

Таким образом t (0,05; t )=14,187-0,0142· t , ° С.

Амплитуда суточных колебаний температуры в слое х =0,05 м (формула (48 ):

ил зимне-весеннем периоде

°С.

на летне-осеннем периоде

°С.

Теперь по формуле (50 ) найдем расчетные амплитуды колебании температуры в рассматриваемом слое стены, связанные с периодическими устойчивыми заморозками и оттепелями (пример 1):

на летне-весеннем периоде

° С.

на летне-осеннем периоде

° С.

По аналогии с предыдущим найдем квазистационарные температуры в расчетном слое стены на границах интервалов времени, где происходят переходы его температуры через 0°С:

для зимне-весеннего периода

t (0,05; 5)=-9,422+0,0112·5·24=8,1°С;

t (0,05; 45)=-9,422+0,0112·45·24=2,7°С;

для летне-осеннего периода

t (0,05; 30)=14,187-0,0142·30·24=4°C;

t (0,05; 50)=14,187-0,0142·50·24=-2,8°C.

По аналогии с примером 2 для рассматриваемых периодов и интервалов времени, построив графики изменения температуры зоны промерзания стены, подобные изображенным на рис. 17 и 18 , найдем, что на зимне-весеннем периоде в стене будет шесть переходов через 0 ° С и из них два (№ 4 до -13,4 ° С и № 6 до -8,8°С) за t нз =-2,7°С (см. табл. 18 ), а на летне-осеннем периоде - шесть переходов через 0°С и из них два (№ 1 до -5,6°С и № 6 до -3,0°С) за t нз .

Теперь для указанных периодов определяем температуры переходов за t нз и коэффициенты x ( t i ) (см. табл. 20 ):

на зимне-весенний период

t 4 =-13,4°С; x ( t 4 )=0,913;

t 6 =-8,8°С; x ( t 6 )=0,748

на летне-осенний период

t 1 =-5,6°С; x ( t 1 )=0,59;

t 6 =-3°С; x ( t 6 )=0,106

.

Для материала стены (керамзитобетон) будем иметь w н =0,18 (см. табл. 18 ); w p =0,018 ( табл. 19 ); w =0,1 и g 0 min =500 кг/м 3 (прил. [3*]); D w ср =0,05 (табл. [14*]).

Поэтому по формуле (41 ):

; .

Теперь по формуле (39 ) находим долговечность стены:

лет

Чтобы повысить долговечность стены до 50 лет, можно повысить марку морозостойкости керамзитобетона до F =50. Тогда мы будем иметь ее долговечность, равной q =36·50/35=51 г.

Экономически целесообразная толщина теплоизоляционного слоя ограждающих конструкций рассчитана для зданий с температурой внутреннего воздуха 16-20 ° С.

Единовременные затраты рассчитывались на основе оптовых цен на строительные материалы и конструкции, введенные в действие с 1.01.1982г., а также тарифов на перевозки и сборников Единых районных единичных расценок на строительные работы и конструкции (ЕРЕР) введенных в действие с 1.01.1984г. Сметные цены на привозные материалы были приняты по сборникам районных сметных цен на материалы, изделия, конструкции. Стоимость железобетонных конструкций определялась по Прейскуранту № 06-08 оптовых цен на железобетонные изделия. Стоимость кирпича определена по Прейскуранту № 06-13 оптовых цен на кирпич и другие местные строительные материалы.

Затраты на транспорт железобетонных конструкций и местных материалов определялись по Сборнику сметных цен на перевозки грузов для строительства. Стоимость бетона, раствора для заделки швов и штукатурки приняты по Сборнику районных сметных цен на материалы, изделия и конструкции. Стоимость монтажа конструкций определялись по соответствующим сборникам элементных сметных норм на строительные конструкции и работы к сборникам ЕРЕР. Стоимость тепловой энергии принята в соответствии с прил. 2 .

Таблица 1

Районирование территории СССР для определения экономически целесообразной толщины теплоизоляционного слоя ограждающих конструкций

Таблица 2

Конструктивные решения покрытий (оптимальная толщина утеплителя обозначена d опт )

Таблица 3

Экономически целесообразная толщина слоя теплоизоляции в конструкциях покрытий d опт , м

Таблица 4

Экономически целесообразное сопротивление теплопередаче конструкций покрытий R о эк , м 2 · ° С/Вт