Ограждения зданий должны обладать требуемыми тепл< защитными свойствами и быть в достаточной степени возд; хо - и влагонепроницаемыми.

Теплозащитные свойства наружных ограждений опре­деляют двумя показателями: величиной сопротивления теп­лопередаче Rо и теплоустойчивостью, которую оценивают по величине тепловой инерции ограждения D. Величина R0 Определяет сопротивление ограждения передаче теплоты в стационарных условиях, а теплоустойчивость характери­зует сопротивляемость ограждения передаче изменяющихся во времени периодических тепловых воздействий.

В зимних условиях теплозащитные свойства ограждений принято характеризовать в основном величиной R0, а в лет­них — их теплоустойчивостью. Это объясняется тем, что для зимы характерны относительно устойчивые низкие тем­пературы вне здания и постоянная внутренняя температу­ра, которую обеспечивает система отопления. Летом харак­терны периодические суточные изменения температуры и солнечной радиации и внутри здания температура часто не регулируется.

Наиболее важным является определение расчетного сопротивления теплопередаче R0 основной части (глади) конструкции ограждения, с чего обычно и начинают тепло­технический расчет ограждения. Необходимо соблюдать условие, чтобы R0 было равно или больше минимально допустимого по санитарно-гигиеническим и технологиче­ским соображениям (требуемого) сопротивления Rlp теп­лопередаче

R0^Rlp - (2.41)

Однако это условие необходимое, но не достаточное, так как при определении R0 должны учитыватьсядакже технико - экономические показатели. Если оказывается, что эконо­мически целесообразное сопротивление /?ок теплопередаче ограждения больше R??

Rf > Rlp, (2.42)

То расчетное сопротивление должно определяться по усло­вию

Ro Т RoK - (2.43)

В этом случае сопротивление R0 больше минимально допу­стимого RJP и целесообразно в экономическом отношении. Таким образом, R0 должно быть приблизительно равно большему из значений Rlp и Rок.

После определения R0 глади ограждения необходимо проверить теплозащитные свойства двухмерных элементов конструкции (стыки, углы, включения). Необходимым и достаточным условием этого расчета является отсутствие выпадения конденсата на поверхностях конструкций.

Для расчета теплопотерь и тепловых условий в помеще­нии необходимо, кроме R0, рассчитать приведенное сопро­тивление Rop теплопередаче реального сложного огражде­ния с учетом его двухмерных элементов.

Для зданий, расположенных в южных районах, допол­нительно проверяют теплоустойчивость ограждений в рас­четных летних условиях.

Недостаточную теплоустойчивость ограждения для зим­него периода года учитывают увеличением его сопротивле­ния теплопередаче при расчете Rlp.

Для заполнений оконных и дверных проемов теплоза­щитные свойства регламентируются только сопротивлением теплопередаче конструкции, которое должно быть не ниже требуемого, установленного СНиП.

Допустимая воздухопроницаемость окон, дверей, стыков конструкций, стен и перекрытий зданий определяется нор­мируемыми величинами: сопротивления Rlp воздухопрони - цанию, расхода воздуха, дополнительными затратами теп­лоты, понижением температуры конструкции при инфильт­рации.

Влагозащитные свойства ограждения должны исключать переувлажнение материалов атмосферной влагой и за счет диффузии водяных паров из помещения.

Процессы передачи теплоты, фильтрации воздуха и пе­реноса влаги взаимосвязаны и одно явление оказывает влия­ние на другое, поэтому определение сопротивлений тепло- воздухо - и влагопередаче должно проводиться как общий расчет защитных свойств наружных ограждений здания.

1. Требуемое сопротивление теплопередаче ограждения. Санитарно-гигиенические требования ограничивают пони­жение температуры тв на внутренней поверхности ограж­дений значением допустимой температуры т§оп. Темпера­тура т§оп должна быть такой, чтобы человек, находясь около ограждения, не испытывал интенсивного радиационного охлаждения (должно удовлетворяться второе условие ком­фортности). Кроме того, как правило, на ограждениях недопустима конденсация, поэтому температура тв должна быть выше температуры tI V точки росы воздуха в по ie де - {и t.

Формулу для определения требуемого сопротивления теплопередаче Rlp можно вывести, приняв за основу стацио­нарные условия и записав R0 в виде

Ro = Rjsh^. (2.44)

'в тв

В (2.44) необходимо подставить регламентированные величины характеристик, чтобы получить R%P.

В СНиП даны значения температуры Tb помещений различного назначения и расчетные перепады температуры

Сопротивление теплообмену на внутренней поверхности ограждения Rb в СНиП принято равным 0,115 м2-°С/Вт [ав=8,7 Вт/(м2-°С)]. Исключение составляют оребренные и кессонированные поверхности, зенитные фонари, для которых в СНиП дала специальная таблица значений RB.

Формула (2.44) выведена как было сказано, в предполо­жении, что в расчетных условиях температурный режим ограждения является стационарным, и поэтому за расчет­ную должна быть принята условная наружная температу­ра, учитывающая фактическую нестационарность процесса в расчетный период резкого похолодания.

Расчетная наружная температура Ta может быть опре­делена в виде

'н-'н. о+М,, (2.45)

Где tn,0 и Л/н — температура начала периода резкого похолодания и отклонения температуры, определяемые с заданным коэффици­ентом обеспеченности; ty — коэффициент, учитывающий тепловую инерцию ограждения

Ty~R0!(RBv), (2.46)

Где v=^4 TJ А тв — показатель сквозного затухания в ограждении разового отклонения TH. В СНнП TH определяется в соответствии с табл. 2.3.

Для отдельных ограждений на расчетную разность тем­пературы /в—tH вводят поправочный коэффициент п, зна­чения которого приведены в СНиП. Коэффициент п учиты­вает фактическое уменьшение расчетной разности темпера­туры для ограждений, которые отделяют отапливаемые по­мещения от неотапливаемых и непосредственно не омыва­ются наружным воздухом. Для определения фактического перепада температуры нужно составить тепловой баланс неотапливаемого помещения и определить температуру воздуха в нем.

Формула RlР с учетом регламентации величин, входя­щих в (2.44), может быть записана в виде

('b~/„h)"- (2.47)

В формуле (2.47) удобно заменить отношение AF"/RB Равным ему нормированным потоком теплоты через ограж­дение

Q„ = At«/RB (2.48)

И записать Rlp в виде

^тР== (tB-t„)n (2 49)

Q и

Теплообмен внутри помещения, особенно при лучистом или воздушном отоплении, оказывается довольно сложным.

5 —765

В этом случае правильнее заранее не задавать величину Rv, а вычислять специальным расчетом [формула (2.11)] И определять не RTP, a RT0P'=Rt0P—RB. Величина R$>' Есть требуемое сопротивление теплопередаче от внутрен­ней поверхности ограждения к наружному воздуху. В Rl>' исключен теплообмен на поверхности в помещении. При ее определении расчет ведется относительно внутренней по­верхности ограждения, минимально допустимая темпе­ратура которой определена величиной т£оп.

Формула для определения Rlp' имеет вид

(твоп- ta)n

(2.50)

<?н

Перепады температуры Д/в в зависимости от назначения основных помещений и от вида ограждения по СНиП, а также значения QB и т£оп для двух категорий помещений даны в табл. 2.5.

Таблица 2.5. Расчетные перепад температуры Д<", СС, нормируемый тепловой поток Q„, Вт/м[3], и допустимая температура внутренней поверхности

Доп

Наружных ограждении г

Людей (TB = = 16*С)

Технико-экономической задачей, которая может быть приб­лиженно решена аналитически о учетом упрощающих пред­посылок.

Экономической характеристикой, определяющей рацио­нальность конструктивного решения ограждения, являются приведенные затраты 3, руб/м-, ограждения. Экономически целесообразное сопротивление Rf соответствует минимуму функции 3 и может быть определено в общем случае из уравнения

03/а/?о=О. (2.51)

В простейшем случае, если пренебречь изменениями зат­рат на сопряженные системы и ограничиться рассмотре­нием только ограждения, то

.Г(*в-'о. с) Аг0 с24Стгя11/^ (2<52)

L ^ваСИ8 J

Где T0.E и Лг0.с — средняя температура, °С, и продолжитель­ность, сут, отопительного сезона; Ст — стоимость теплоты, руб/ (ВтХ Хч); Снз — теплопроводность, Вт/(м-°С), и стоимость 1 м3 теплоизоляции, руб./м3, в конструкции ограждения; гн — норма­тивный срок окупаемости дополнительных капитальных вложений, лет,

Если задачу несколько усложнить и учесть изменение затрат на систему отопления и отчисления на амортизацию и текущий ремонт, то тажных перекрытий к ним занимает относительно большую площадь. Панели обычно имеют бетонные ребра, обрамления или гибкие металлические связи, которые создают в толще теплоизоляционного слоя теплопроводные включения. По площади наружной стены практически нет участков, в Пределах которых передачу теплоты можно было бы счи­тать одномерной. За счет перечисленных конструктивных особенностей потери теплоты по всей площади ограждения оказываются часто большими, чем рассчитанные в предполо­жении одномерности температурного поля. Точный расчет может быть выполнен путем определения температурного поля конструкции с учетом всех ее особенностей на ЭВМ.

Для правильного расчета теплопотерь через ограждения сложной конструкции используют понятие приведенного сопротивления теплопередаче ограждения RЈp. Приведен­ным называют сопротивление теплопередаче глади однород­ного ограждения, теплопотери через которое равны тепло - потерям сложного ограждения при одинаковой площади.

Характерные для наружной панели двухмерные эле­менты — это наружный угол, оконный откос, стык внутрен­них конструкций с наружной стеной и теплопроводные вклю­чения. В результате рассмотрения теплопередачи в двух­мерных элементах определены факторы формы / для каж­дого случая (табл. 2.6).

Величины f показывают, во сколько раз теплопотери через характерный двухмерный элемент шириной в два ка­либра а/в=2/?0Яи длиной /= 1 м больше основных по глади ограждения такой же площади. Общие потери теплоты ог­раждением, имеющим несколько двухмерных элементов, с различными значениями Afi и разной протяженности /,• можно определить в виде суммы

"О ДО I 1

Где R0, А0 — сопротивление теплопередаче глади и площадь ог­раждения.

В то же время величина Q с помощью R0 может быть выражена в виде

<> = ■^5 Л, (*»-*„)• (2.55)

Приравнивая правые части уравнений (2.54) и (2.55), получим аналитическую зависимость для определения

Таблица 2.6. Значение фактора формы характерных двухмерных элементов ограждения

Характерный элемент ограждения и обозначение фактора формы

Фактор формы F характер­ного элемента

По наружному по внутренне- обмеру му обмеру

В. у

Ст

Наружный угол /н у Внутренний угол /Е - у Откос проема в ограждении /отк Стык однородных внутреннего и наруж­ного ограждений (в одну сторону от оси стыка) /сх

Теплопроводное включение (в одну сто­рону от оси включения) /вкл

Вкл

1,18 0,68 1,05

,50

0,68 1,18

•0,95

1+4г(к*- в —к)

Примечание, b—ширина включения; кт. в. к—коэффициенты теплопередачи, рассчитанные соответственно по сечению теплопро­водного включения и по сечению основной конструкции.

Приведенного сопротивления теплопередаче ограждения

_________ ;___________ Р ,

0 -*°i+<iM0)ifl/.(fc-1)/Г*оГ'

Где г — коэффициент теплотехнической однородности ограждения.

По формуле (2.56) можно определить R"p для огражде­ния, в котором для всех элементов с двухмерными темпера­турными полями определены факторы формы. Для много­слойных панелей, имеющих сложные обрамляющие ребра, включения и т. д., значения R%р могут быть получены рас­четом температурного поля на ЭВМ.

В СНиП приведены значения г для наиболее распростра­ненных конструкций трехслойных панелей с ребрами и теплоизоляционными вкладышами, а также панелей с гиб­кими металлическими связями.

(2.56)

4. Требуемая теплоустойчивость ограждения. Тепло­устойчивость наружных ограждений не должна допускать больших изменений температуры внутренней поверхности: зимой — при разовых понижениях температуры в периоды похолодания, летом — при суточных колебаниях темпера­туры и интенсивности солнечной радиации.

При выборе зимней расчетной температуры TH прини­мается во внимание тепловая инерция ограждения, поэто­му расчет Rlp одновременно учитывает теплоустойчивость ограждения при понижении температуры в период резкого похолодания.

В летних условиях теплоустойчивость ограждений долж­на обеспечивать колебание температуры внутренней поверх­ности с амплитудой ЛТв не более допустимой равной по нормам

/4^оп = 2,5—0,1 (/уц — 21), (2 57)

В

Где ty\ — средняя за июль (самый жаркий месяц) температура наружного воздуха

Определение необходимо проводить при /„=const в условиях расчетных летних суток при колебаниях услов­ной наружной температуры, учитывающей совместное дей­ствие наружной температуры и солнечной радиации. Про­верки на теплоустойчивость для летних условий не требу­ется, если тепловая инерция ограждения D>4 для стен, D>5 для покрытий и при ivn<21 °С.

Теплоустойчивость полов определяется в СНиП пока­зателем теплоусвоення поверхности пола Уп, который для простейшего случая однородной конструкции или при D^0,5 принимается равным

Kn = 2s1 (2 58)

Его величина должна быть не более нормируемого зна­чения У", которое для помещений повышенной обеспечен­ности равно 12 Вт/ма, высокой — 14 и средней обеспечен­ности — 17. Для помещений при температуре поверхности пола больше 23 СС величина Уп не нормируется.

5 Теплозащита световых проемов и дверей. Требуемое сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов в зависимости от разности расчетных температур внутрен­него и наружного воздуха и назначения помещений приве­дено в таблице СНиП. Его величина может изменяться от 0,15 до 0,48.

Сопротивление теплопередаче дверей (кроме балконных) и ворот следует принимать не менее 0,6/?5р, определенного для стен здания.

Фактические значения R0 различных конструкций за­воднений проемов приведены в табл. 2.7.

Таблица 2.7. Сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов и дверей

Приведенное соп­ротивление теп-, лопередаче, Ы2 °С/Вт

Конструкция заполнения проемов

Стимой. Допустимые приращения влажности различных материалов в конструкции к концу периода влагонакопле - ния и требование недопустимости накопления влаги в Ограждении за годовой период даны в СНиП. Для преду­преждения переувлажнения материалов рекомендуется внут­ренние слои ограждения делать более плотными и менее паропроницаемыми. Сопротивление паропроницаемости внутренней части конструкции для помещений влажных и с нормальным влажностным режимом должно быть больше требуемого. Желательно, чтобы оно было больше сопротив­ления паропроницаемости наружной части ограждения в 1,2 (при нормальной влажности помещения) и в 1,5 раза (для влажных помещений). Наружные ограждения помеще­ний с сухим режимом, однослойные или герметичные конст­рукции имеют удовлетворительный влажностный режим. Остальные случаи требуют проверки влажностного режима ограждения расчетом. В многослойных ограждениях с непро­ницаемыми внутренними и наружными слоями утеплитель не должен иметь повышенной влажности.

В районах с продолжительными дождями и ветром необ­ходимо применять наружные стены с водонепроницаемым слоем с наружной стороны или с экраном.