---

Для проверки правильности принятых толщин утепляющих слоев определяются приведенные сопротивления теплопередаче наружных стен для основных «фрагментов». Каждый рассчитываемый фрагмент делится на отдельные участки, характеризуемые одним или несколькими видами теплопроводных включений.

Средневзвешенное значение приведенного сопротивления теплопередаче слоистых наружных стен определяется (на секцию) по формуле

(2)

где - сумма площадей фрагментов наружных стен (k - количество фрагментов стен), м2;

Fi, Roiпр - соответственно площадь и приведенное сопротивление теплопередаче i-го фрагмента стен, м2 · °С/Вт.

*) Rorcp то же, что Roпрср и Ror, то же, что Roпр.

Если Rorcp > Roreq*) по табл. 1б СНиП II-3-79* [4], конструкция стены удовлетворяет требованиям теплотехнических норм. Если Rorcp < Roreq пр, то следует либо увеличить толщину утепляющего слоя, либо рассмотреть возможность включения в проект энергосберегающих мероприятий (утепление узлов и т.п.).

*) Rorcp то же, что Roпрср и Ror, то же, что Roпр.

Для практических расчетов допускается при определении Roпр и его коэффициента теплотехнической однородности наружных стен с вентилируемой прослойкой применять табл. п.2.3.

Для расчета средневзвешенного значения многослойных наружных стен при наличии в стенах глухих (без проемов) участков может быть также использована формула

Rorcp = Roпр · n(3)

где n = 1,05 - коэффициент, учитывающий наличие глухих участков в наружных стенах.

6.3. Определение влажностного режима наружных стен

Влажностный режим наружных стен может определяться двумя методами. По СНиП II-3-79* (98 г.) и исходя из баланса влаги в годовом цикле.

Определение влажностного режима наружных стен в годовом цикле производится в нижеприведенной последовательности:

1. Определяются исходные данные для расчета;

2. Определяются сопротивления паропроницанию слоев конструкции наружной стены, параметры внутреннего и наружного воздуха;

3. Определяется приток и отток влаги (пара) к рассматриваемому сечению по формулам

и мг/м2 · ч,(4)

где ев, ен - упругость водяного пара внутреннего и наружного воздуха;

еτ - то же, в рассматриваемом сечении;

Rо п.вн.сл. - сопротивление паропроницанию от внутренней поверхности до границы зоны возможной конденсации (с учетом пограничного слоя);

еτ - определяется по формуле

Па,(5)

ΣRп.сл - сумма сопротивлений паропроницанию слоев до рассматриваемого сечения.

Rп - сопротивления паропроницанию всей стены.

По указанным формулам определяется упругость водяного пара еi в характерных сечениях конструкции в годовом цикле.

Если еτ окажется больше максимальной упругости водяного пара Е, то в данном сечении может образовываться конденсат.

6.4. Определение параметров воздухообмена в прослойке

Движение воздуха в воздушной прослойке осуществляется за счет гравитационного (теплового) и ветрового напора. В случае расположения приточных и вытяжных отверстий на разных стенах скорость движения воздуха в прослойках Vпр может определяться по следующим формулам

м/с,(6)

где кн, кз - аэродинамические коэффициенты на разных стенах здания по СНиП 2.01.07-85 [2];

Vн - скорость движения наружного воздуха;

к - коэффициент учета изменения скорости потока по высоте по СНиП 2.01.07-85;

Н - разности высот от входа воздуха в прослойку до ее выхода из нее;

tср, tн - средняя температура воздуха в прослойке и температура наружного воздуха;

Σξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Другим вариантом определения Vпр служит формула

м/с,(7)

где γн, γпр - плотности наружного воздуха и в прослойке.

Другой вариант определения Vпр по разности давлений воздуха на входе и выходе:

ΔРΔ = ΔРвх - ΔРвых,

ΔPвх и ΔPвых = H (γн - γпр) + 0,5 γн · Vн2 (кн - кз) к, Па (мм вод. ст.)(8)

Vпр по формуле

м/с.(9)

При расположении воздушной прослойки на одной стороне здания, можно принять кн = кз. В этом случае, если пренебречь изменением скорости ветра по высоте формула (6) примет вид:

м/с.(10)

Формула (7) примет вид:

м/с,(11)

где γпр - плотность воздуха в прослойке.

Указанные формулы применены в технической системе. При этом γ имеет размерность кг/м3.

В системе СИ в числителе «γ» будет отсутствовать, а «γ» имеет размерность Н/м3.

Из полученных по указанным формулам скорость движения воздуха корректируется с учетом потерь давления на трение по известным из курса «Вентиляция» методам.

Расход воздуха в прослойке определяется по формуле

W = Vпр · 3600 · δпр · γпр кг/м · ч,(12)

где δпр - толщина воздушной прослойки шириной 1 м, м.

6.5. Определение параметров тепловлажностного режима прослойки

Температура входящего в прослойку воздуха τо определяется по формуле

°С,(13)

где tв, tн - расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха;

m - коэффициент, равный 0,26 в системе СИ и 0,3 - в технической.

Бw - безразмерный критерий, характеризующий изменение теплозащитных качеств стыка при фильтрации воздуха и равный

(n · Cw · Rocт) / ln

где n - коэффициент, равный 0,28 в системе СИ и 1 - в технической;

ln - расстояние от входа в воздухозаборную щель до искомой точки, м;

Roy - приведенное сопротивление теплопередаче конструкции в сечении по воздухозаборной щели;

Бо - критерий, характеризующий теплозащитные качества части стыка от внутренней термической границы конструкции до искомой точки и равной

(h · Rву) / lm;

где ln - расстояние от входа в воздухозаборную щель до искомой точки, м;

h - приведенная высота воздухозаборной щели, м;

Roy - приведенное сопротивление теплопередаче конструкции в сечении по воздухозаборной щели;

Rву - приведенное сопротивление теплопередаче конструкции в сечении по воздухозаборной щели, считая от искомой точки до внутренней термической границы конструкции.

Допускается определять температуру воздуха, входящего в воздушную прослойку, по формуле

τo = n · tн °C,(14)

где n = 0,95.

Температура воздуха по длине прослойки определяется по формуле:

°С,(15)

где кв и кн - коэффициенты теплопередачи внутреннего и наружного частей стены до середины прослойки;

hу - расстояние между щелями, служащими для поступления (или вытяжки) воздуха.

W - расход воздуха в прослойке, кг/м · ч;

С - удельная теплоемкость воздуха.

При определении термического сопротивления прослойки Rпр следует пользоваться формулами:

м2 · °С/Вт (м2 · ч · °С/ккал),(16)

гдеαпр = 5,5 + 5,7Vпр + αл, Вт/м2 · °С (ккал/м2 · ч · °С),(17)

где αл - коэффициент лучистого теплообмена;

Св - переводной коэффициент: в технической системе равен 1, а в СИ В = 3,6.

Действительная упругость водяного пара на выходе из прослойки определяется по формуле

Па (мм рт. ст.)(18)

Полученная по данной формуле величина упругости водяного пара на выходе из прослойки еу должна быть меньше максимальной упругости водяного пара Еу.

В формуле (18) Мв и Мн равны соответственно:

(19)

где Rвп и Rпн - сумма сопротивлений паропроницанию от внутренней поверхности до воздушной прослойки и от воздушной прослойки до наружной поверхности;

ев и ен - действительная упругость водяного пара с внутренней стороны стены и снаружи;

еo - упругость водяного пара воздуха, входящего в прослойку;

(20)

где n - переводной коэффициент.

Полученная по формуле (18) величина упругости водяного пара на выходе из прослойки еу должна быть меньше максимальной упругости водяного пара Еy.

6.6. Методика определения условного приведенного сопротивления паропроницанию с учетом вертикальных щелей между облицовочными панелями.

Для расчета используются либо коэффициенты паропроницаемости материалов панели по СНиП II-3-79* (98 г.), либо полученные экспериментально.

Расчет приведенного сопротивления паропроницаемости панелей с учетом щелей производится в такой последовательности:

1) Определяется условное сопротивление паропроницанию в стыковых щелях по формуле:

м2 · ч · Па/мг (м2 · ч · мчм рт. ст.)/г,(21)

где Вш - коэффициент перевода из системы СИ в техническую, равен 7,5; в технической Вш = 1;

ηш = 6,5 [мг/м2 · ч · Па (г/м2 · ч · мм рт. ст.)];

Σξш - местные сопротивления проходу воздуха (по таблицам курса «Вентиляция»);

δэ - толщина экрана, м.

2) Определяется сопротивление паропроницанию панелей по глади по формуле:

,(22)

где μэ - коэффициент паропроницаемости панели по СНиП II-3-79* [4].

3) Определяется приведенное условное сопротивление паропроницанию панелей с учетом щелей Rппр по формуле

(23)

где ΣF - суммарная расчетная площадь панели (как правило принимается 1 м2);

Fгл - площадь панели без щелей, м2;

F′ - площадь щелей, через которые поступает воздух. Как правило площадь выходных щелей в верхней части панели не учитывается;

Rп и R′п - см. выше.

7. Теплотехнический расчет фасадной системы «Полиалпан»

Расчет производится сначала для г. Москвы, а затем для г. Ханты-Мансийска.

7.1. Расчет толщины теплоизоляции

Толщина теплоизоляции из минваты типа «Венти-Баттс» для кирпичной стены для г. Москвы равна:

м

где 3,13 - требуемое сопротивление теплопередаче стен для г. Москвы;

0,74 - коэффициент теплотехнической однородности, см. табл. п.2.2;

0,1 - термическое сопротивление вентилируемой воздушной прослойки.

* Над чертой толщины слоев, под чертой - коэффициенты теплопроводности [4].

В действительности термическое сопротивление прослойки будет несколько выше - Rвп = 0,11 м2 · °С/Вт за счет меньшего коэффициента излучения покрытия с внутренней стороны панели «Полиалпан», что идет в запас теплозащиты:

м2 · °C ·ч/ккал (0,11 м2 · °С/Вт),

где αвп - коэффициент теплообмена по формуле (17);

αвп = 5,5 + 5,7Vпр + αл = 5,5 + 5,7 · 0,4 + 0,13 = 7,9 ккал/м2 · ч · °С (9,17 Вт/м2 · °С);

;

где 0,22 - коэффициент излучения теплоотражающего покрытия, ккал/м2 · ч · °К4;

0,61 - температурный коэффициент.

Сопротивление теплопередаче по глади кирпичной наружной стены при толщине утеплителя из минваты типа «Венти-Баттс»:

м2 · °C/Вт.

где 0,045 и 0,033 - коэффициенты теплопроводности минваты «Венти-Баттс» и пенополиуретана «Полиалпан» в соответствии с сертификатами [10].

Приведенное сопротивление теплопередаче:

Roпp = 4,34 · 0,74 = 3,21 м2 · °С/Вт.

Эта величина больше требуемого сопротивления теплопередаче для г. Москвы.

Толщина теплоизоляции из базальтовой минваты для бетонной стены для г. Москвы:

м,

где r = 0,83 в соответствии с табл. п.2.3.

Сопротивление теплопередаче по глади наружной бетонной стены условное:

м2 · °C/Вт.

Приведенное сопротивление теплопередаче бетонной стены:

Roпр = 3,86 · 0,83 = 3,2 м2 · °С/Вт.

Эта величина больше требуемого сопротивления теплопередаче для г. Москвы.

Толщина теплоизоляции для г. Ханты-Мансийска для кирпичной стены:

м;

где r = 0,73 в соответствии с табл. п.2.2;

3,92 - требуемое сопротивление теплопередачи стены для Ханты-Мансийска.

Условное сопротивление теплопередаче по глади наружной кирпичной стены:

м2 · °C/Вт.

Приведенное сопротивление теплопередаче кирпичной стены:

Rопр = 5,49 · 0,73 = 3,976 м2 · °С/Вт.

Эта величина больше требуемого сопротивления теплопередаче.

Толщина теплоизоляции для бетонной стены:

м;

Сопротивление теплопередаче условное для бетонной стены:

м2 · °C/Вт.

Приведенное сопротивление теплопередаче для бетонной стены:

Roпр = 4,86 · 0,83 = 4,034 м2 · °С/Вт.

Эта величина больше требуемого сопротивления теплопередаче.

Полученные толщины утеплителя обеспечивают требуемые теплозащитные качества стен для Москвы и Ханты-Мансийска.

Толщина утеплителя может быть скорректирована в соответствии с номенклатурой выпускаемых изделий, что не повлияет на правомочность полученных расчетов и выводов.

7.2. Расчет влажностного режима бетонных стен

Выполняется расчет влажностного режима бетонных наружных стен с облицовочными панелями «Полиалпан» по СНиП II-3-79* (98) по глухой части сначала без учета щелей для г. Москвы, а затем с учетом щелей.

Влажностный режим наружных стен характеризуется процессами влагонакопления, зависящими от ряда внешних факторов и физических характеристик, от сопротивления паропроницанию конструкции. Расчетное сопротивление паропроницанию Rп, м2 · ч · Па/мг (до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее большего из требуемых сопротивлений паропроницанию Rп1тр, из условия недопустимости накопления влаги за год эксплуатации и Rп2тp из условия ограничения влаги в конструкции за период с отрицательным среднемесячными температурами.

Расчет ведется с учетом того, что зона возможной конденсации располагается на внешней границе утеплителя и наружного слоя.

В период эксплуатации в зимних условиях температура внутреннего воздуха tв = 20 °С, а относительная влажность φ = 55 %.

Расчетное сопротивление паропроницанию наружной стены до зоны возможной конденсации Rп, м2 · ч · Па/мг:

м2 · ч · Па/мг

(В технической системе Rп = 48,25 м2 · ч · мм рт. ст./мг).

Расчетное сопротивление паропроницанию части ограждающей конструкции, Rпн, м2 · ч · Па/мг, расположенной между наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации равно:

м2 · ч · Па/мг

На экране с внутренней стороны конструкции стены по глухой части панели будет образовываться конденсат (рис. п.2.1). Количественно это можно проиллюстрировать табл. п.2.4, где показано влагонакопление стены с панелью, имеющей коэффициент паропроницаемости по глади μ = 0,008 мг/м · ч · Па.

Как видно из табл. п.2.4 при маловлагопроницаемой облицовочной панелью в годовом цикле во всех месяцах упругость водяного пара е больше максимальной упругости водяного пара Е и, следовательно, происходит постоянное влагонакопление в прослойке у панели, в отдалении от горизонтальных швов и нет движения воздуха в прослойке. Поскольку в районе горизонтальных швов распределение влаги иное, как и при движении воздуха далее в расчетах учитываются эти обстоятельства.