Приклад розрахунку

Визначити наведений опір теплопередачі R0r одномодульної тришарової залізобетонної панелі на гнучких зв'язках з віконним отвором житлового великопанельного будинку серії III-133.

Таблиця І.3 - Визначення коефіцієнта впливу f i

Вид теплопровідного включення	Коефіцієнт впливу f i
Стики	Без примикання внутрішніх огорож	З примиканням внутрішніх огорож
Без ребер	З ребрами завтовшки, мм:
R cm /R k con:
1 і більше	-	-	0,07	0,12
0,9	-	0,1	0,14	0,17
0,8	0,01	0,13	0,17	0,19
0,7	0,02	0,2	0,24	0,26
0,6	0,03	0,27	0,31	0,34
0,5	0,04	0,33	0,38	0,41
0,4	0,05	0,39	0,45	0,48
0,3	0,06	0,45	0,52	0,55
Віконні укоси	Без ребер	З ребрами завтовшки, мм:
d" F /d" w:
0,2	0,45	0,58	0.67
0,3	0,41	0,54	0,62
0,4	0,35	0,47	0,55
0,5	0,29	0,41	0,48
0,6	0,23	0,34	0,41
0,7	0,17	0,28	0,35
0,8	0,11	0,21	0,28
Потовщення внутрішнього залізобетонного шару
R y /R k con:
0,9	0,02	-	-
0,8	0,12	-	-
0,7	0,28	-	-
0,6	0,51	-	-
0,5	0,78	-	-
Гнучкі зв'язки діаметром, мм:
	0,05	-	-
	0,1	-	-
	0,16	-	-
	0,21	-	-
	0,25	-	-
	0,33	-	-
	0,43	-	-
	0,54	-	-
	0,67	-	-
Примітки 1. У таблиці наведено R k con , R cm , R y - термічні опори, м 2 ×°С/Вт, відповідно панелі поза теплопровідним включенням, стиком, потовщенням внутрішнього залізобетонного шару, що визначаються за формулою (5); d" F і d" w - відстані, м, від поздовжньої осі віконної коробки до краю і до внутрішньої поверхні панелі. 2. Проміжні значення слід визначати інтерполяцією.

А. Вихідні дані

Панель товщиною 300 мм містить зовнішній та внутрішній залізобетонні шари, які з'єднані між собою двома підвісками (у простінках), підкосом, розташованим у нижній зоні підвіконної ділянки, та розпірками: 10 – у горизонтальних стиків та 2 – у зоні віконного укосу (малюнок І.). 1).

У таблиці І.4 наведено розрахункові параметри панелі.

Таблиця І.4

У зоні підвісок та петель внутрішній бетонний шар має потовщення, що заміняють частину шару утеплювача.

Б. Порядок розрахунку

Конструкція огородження містить такі теплопровідні включення; горизонтальні та вертикальні стики, віконні укоси, потовщення внутрішнього залізобетонного шару та гнучкі зв'язки (підвіски, підкіс, розпірки).

Для визначення коефіцієнта впливу окремих теплопровідних включень заздалегідь розрахуємо за формулою (4) термічні опори окремих ділянок панелі:

у зоні потовщення внутрішнього залізобетонного шару

R y =0,175/2,04+0,06/0,042+0,065/2,04=1,546 м 2 ×°С/Вт;

по горизонтальному стику

R jn g =0,1/2,04+0,135/0,047+0,065/2,04=2,95 м 2 ×°С/Вт;

1 - розпірки; 2 – петля; 3 – підвіски; 4 - бетонні потовщення (d=75 мм внутрішнього залізобетонного шару); 5 - підкіс

Малюнок І.1- Конструкція тришарової панелі на гнучких зв'язках

по вертикальному стику

R jn v =0,175/2,04+0,06/0,047+0,065/2,04=1,394 м 2 ×°С/Вт;

термічний опір панелі далеко від теплопровідних включень

R k con = 0,1 / 2,04 +0,135 / 0,042 +0,065 / 2,04 = 3,295 м 2 × ° С / Вт.

Умовний опір теплопередачі далеко від теплопровідних включень

R 0 con = 1/8,7 +3,295 +1/23 = 3,453 м 2 × ° С / Вт.

Так як панель має вертикальну вісь симетрії, визначення наступних величин здійснюємо для половини панелі.

Визначимо площу половини панелі без урахування прорізу вікна

A 0 =0,5(2,8×2,7-1,48×1,51)=2,66 м 2 .

Товщина панелі d w = 0,3 м.

Визначимо площу зон впливу A i та коефіцієнт f i для кожного теплопровідного включення панелі:

для горизонтального стику

R jn g / R k con = 2,95 / 3,295 = 0,895.

За таблицею І.3 f i = 0,1. Площа зони впливу за формулою (12)

А i =0,3×2×1,25=0,75м 2 ;

для вертикального стику

R jn v / R k con = 1,394 / 3,295 = 0,423.

По таблиці І.3 f i = 0,375. Площа зони впливу за формулою (12)

A i =0,3×2,8=0,84 м 2;

для віконних укосів при d"F = 0,065 м і d"w = 0,18 м, за таблицею І.3 f i = 0,374. Площа зони впливу половини віконного отвору з урахуванням кутових ділянок визначається за формулою (13)

A i = 0,5 = 1,069 м 2;

для бетонних потовщень внутрішнього залізобетонного шару в зоні підвіски та петлі при R" y /R k con =1,546/3,295= 0,469, за таблицею І.3 f i =0,78. Сумарну площу зони впливу потовщень підвіски та петлі знаходимо за формулою (14 )

A i =(0,6+2×0,3)(0,47+0,1)+(0,2+0,3+0,1)(0,42+0,3+0,075)=1,161 м 2;

для підвіски (діаметр стрижня 8 мм) за таблицею І.3 f i =0,16, площа зони впливу за формулою (14)

A i = (0,13 +0,3 +0,14) (0,4 +2 × 0,3) = 0,57 м 2;

для підкосу (діаметр стрижня 8 мм) за таблицею І.3 f i =0,16, за формулою (14)

A i = (0,13 +0,3) (0,22 +0,3 +0,09) = 0,227 м 2;

для розпірок (діаметр стрижня 4 мм) таблиці І.3 f i =0,05.

При визначенні сумарної площі зони впливу п'яти розпірок слід враховувати, що ширина зони впливу стику обмежена краєм панелі і становить 0,09 м. За формулою (14)

A i =5(0,3+0,3)×(0,3+0,09)=1,17 м 2 .

Розрахуємо r за формулою (11)

r=1/(1+(0,84×0,375+0,75×0,1+1,069×0,374+1,161×0,78+0,57×0,16+0,227×0,16+)

1,17×0,05)) = 0,71.

Наведений опір теплопередачі панелі визначимо за формулою (8)

R 0 r = 0,71 × 3,453 = 2,45 м 2 × ° С / Вт.

Все без винятку стіни та покриття (та інші види конструкцій, що захищають будівель та споруд) не можна назвати ізотермічними. Іншими словами, кажучи розподіл температурного поля по перерізу, перпендикулярного потоку тепла в конструкції не є постійною величиною, через присутність всіляких теплопровідних включень (так званих "містків холоду"), які практично завжди в тому чи іншому вигляді присутні в конструкції огорожі. Як теплопровідні включення можуть виступати арматурні сталеві або композитні стрижні в перев'язці облицювальної кладки до несучих конструкцій, цементно-піщаний розчин або клей у кладці, фіксатори теплоізоляційних матеріалів, кути та примикання перекриттів та покриттів. Тому приймається таке поняття, як наведений опір теплопередачі огорожі R req , що є величина рівна середнім теплотехнічним характеристикам комбінованої (неоднорідної за складом) конструкції, потік тепла в якій при постійному режимі не є одномірним по перпендикулярному перерізу конструкції.

Таким чином R req дорівнює опору теплопередачі одношарового огородження такої ж одиниці площі, яка пропускає потік теплоти той же що і в фактичної конструкції при тому самому градієнті температур між внутрішньою і зовнішньою поверхнею огородження. Якщо відкинути вплив вищевказаних теплопровідних включень або як ми вже говорили "містків холоду" в конструкції огорожі, то його теплозахисні характеристики зручно уявити за допомогою поняття умовного опору теплопередачі. Після того як ми визначилися з такими поняттями як умовний та наведений опір, можна ввести визначення коефіцієнта теплотехнічної однорідності rяке є відношенням наведеного опору теплопередачі до умовного опору теплопередачі. Таким чином, rзалежить від характеристик матеріалів і товщин складових шарів, що захищає конструкцію, а також від присутності самих теплопровідних включень. Чисельне значення коефіцієнта r оцінює, наскільки ефективно використовуються теплоізоляційні властивості утеплювача в огороджувальній конструкції та вплив на наявність теплоізоляційних включень. Виходячи з рішень щодо конструкції огородження значення коефіцієнта теплотехнічної однорідності варіюється в межах від 0,5 до 0,98. Якщо воно дорівнює 1, це означає, що фактично теплопровідних включень немає, і ефективність шару теплоізоляційного матеріалу максимально використана.

Визначення коефіцієнта теплотехнічної однорідності конструкцій, що захищають.

значення коефіцієнта rнеобхідно визначати за допомогою досить трудомістких розрахунків з використанням методу температурних полів або шляхом вимірювання теплопровідності на підставі експерименту. Зокрема коефіцієнт теплотехнічної однорідності - rможна також розрахувати за вказівками, які є у СП 23-101-2004 «Проектування теплового захисту будівель». Насправді ж досить прийняти значення коефіцієнта по . Якщо при прийнятому за нормативними документами коефіцієнт теплотехнічної однорідності конструкція огородження все одно не відповідає чинним нормам то коефіцієнт можна підвищити, підтвердивши його застосовані значення розрахунком.

У тому випадку, коли в конструкції обгородження, що розраховується, не вдається витримати вимоги нормативних документів, що пред'являються до коефіцієнта теплотехнічної однорідності, використання такої конструкції підлягає перегляду. Тут можливі різні варіанти, такі як заміна самих застосовуваних типів і видів матеріалів в огорожі, зменшення товщини швів у кладці, заміна сполучної сталевої арматури на композитну, зміна розмірів блоків кладки.

Облік коефіцієнта під час розрахунку кладок.

Якщо ж у конструкції огорож застосовується кладка з пористої бетону, керамзитбетонних і полістирольних блоків, слід врахувати цементно-піщані або клейові шви кладки. Це пов'язано насамперед з тим, що для кладки у СП 23-10-2004 при теплотехнічному розрахунку огорож при визначенні наведеного значення опору теплопередачі значення теплопровідності матеріалів повинні прийматися з урахуванням наявності швів. У СП 23-101-2004 у додатку Д для таких матеріалів, як пористий бетон, керамзитобетон, полістиролбетон і т.д. представлені теплотехнічні характеристики суцільних матеріалів. Пов'язано це з тим, що фактично шви в кладці мають набагато більшу теплопровідність, ніж сам матеріал кладки. Для коректного огороджувальних конструкцій із застосуванням вищевказаних матеріалів також необхідно вводити коефіцієнт теплотехнічної однорідності.

Малюнок H.1 - Схеми теплопровідних включень в огороджувальних конструкціях

H.1 РОЗРАХУНОК КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОТЕХНІЧНОЇ ОДНОРІДНОСТІ ПО ФОРМУЛІ (12)

СПРАВЖНЬОГО СВОДУ ПРАВИЛ

Таблиця H.1 - Визначення коефіцієнта

			Коефіцієнт (рисунок H.1)
Примітка - Позначення прийняті на малюнку H.1.

Приклад розрахунку

Визначити наведений опір теплопередачі панелі з ефективним утеплювачем (пінополістирол) та сталевими обшивками промислової будівлі.

Вихідні дані

Розмір панелі 6х2 м. Конструктивні та теплотехнічні характеристики панелі:

товщина сталевих обшивок 0,001 м, коефіцієнт теплопровідності;

товщина пінополістирольного утеплювача 0,2 м, коефіцієнт теплопровідності.

Відбирання листового матеріалу вздовж протяжних сторін панелі призводить до утворення теплопровідного включення типу IIб (рисунок H.1), що має ширину =0,002 м.

Порядок розрахунку

Опір теплопередачі далеко від включення та теплопровідного включення:

Значення безрозмірного параметра теплопровідного включення таблиці Н.2

0,002 · 58 / (0,2 · 0,04) = 14,5.

Таблиця Н.2 - Визначення коефіцієнта

#G0Схема теплопровідного включення на малюнку H.1		Значення коефіцієнта при (за малюнком H.1

За таблицею Н.2 з інтерполяції визначаємо величину

0,43+[(0,665-0,43)4,5]/10=0,536.

Коефіцієнт , за формулою (13)

Коефіцієнт теплотехнічної однорідності панелі за формулою (12)

Наведений опір теплопередачі за формулою (11)

Н.2 РОЗРАХУНОК КОЕФІЦІЄНТА ТЕПЛОТЕХНІЧНОЇ ОДНОРІДНОСТІ ПО ФОРМУЛІ (14)

СПРАВЖНЬОГО СВОДУ ПРАВИЛ

Приклад розрахунку

Визначити опір теплопередачі одномодульної тришарової залізобетонної панелі на гнучких зв'язках з віконним отвором великопанельного житлового будинку серії III-133.

Вихідні дані

Панель товщиною 300 мм містить зовнішній та внутрішній залізобетонні шари, які з'єднані між собою двома підвісками (у простінках), підкосом, розташованим у нижній зоні підвіконної ділянки, та розпірками: 10 – у горизонтальних стиків та 2 – у зоні віконного укосу (малюнок Н. 1). 2).

1 - розпірки; 2 – петля; 3 – підвіски;

4 - бетонні потовщення (=75 мм внутрішнього залізобетонного шару); 5 - підкіс

Малюнок Н.2 - Конструкція тришарової панелі на гнучких зв'язках

У # M12293 0 1200037434 4120950664 4294967273 80 2997211231 403162211 2325910542 403162211 2520таблице Н.

У зоні підвісок та петель внутрішній бетонний шар має потовщення, що заміняють частину шару утеплювача.

Порядок розрахунку

Конструкція огородження містить наступні теплопровідні включення: горизонтальні та вертикальні стики, віконні укоси, потовщення внутрішнього залізобетонного шару та гнучкі зв'язки (підвіски, підкіс, розпірки).

Для визначення коефіцієнта впливу окремих теплопровідних включень заздалегідь розрахуємо за формулою (7) термічні опори окремих ділянок панелі:

у зоні потовщення внутрішнього залізобетонного шару

по горизонтальному стику

по вертикальному стику

термічний опір панелі далеко від теплопровідних включень

Умовний опір теплопередачі далеко від теплопровідних включень

Так як панель має вертикальну вісь симетрії, визначення наступних величин здійснюємо для половини панелі.

Визначимо площу половини панелі без урахування прорізу вікна

Товщина панелі = 0,3 м.

Визначимо площу зон впливу та коефіцієнт для кожного теплопровідного включення панелі:

для горизонтального стику

2,95/3,295=0,895.

По таблиці Н.3 = 0,1. Площа зони впливу за формулою (15)

для вертикального стику

Таблиця Н.3 - Визначення коефіцієнта впливу

#G0Вигляд теплопровідного включення	Коефіцієнт впливу
	Без примикання внутрішніх огорож	З примиканням внутрішніх огорож
		Без ребер	З ребрами завтовшки, мм
Віконні укоси	Без ребер	З ребрами завтовшки, мм:

1. Вказівки Мосгосексперизи. завантажити

Для стін із віконними отворами r = 0, 75 - 0,85 залежно від співвідношення площі вікон до площі фасаду (для співвідношення 0,18 величина r = 0,8);

Для глухих ділянок стін r = 0,92;

Для перекриттів верхнього поверху, поєднаних із покриттям покрівлі r = 0,95;

Для утепленого горищного чи цокольного перекриття r = 0,97.

2. ГОСТ Р 54851-2011 КОНСТРУКЦІЇ БУДІВЕЛЬНІ НЕОДНОРІДНІ, Що Огороджують. завантажити

Таблиця 1

Вид стін та використані матеріали	Коефіцієнт
З одношарових легкобетонних панелей
З тришарових залізобетонних панелей з ефективним утеплювачем та гнучкими зв'язками
З тришарових залізобетонних панелей з ефективним утеплювачем та залізобетонними шпонками або ребрами з керамзитобетону
З тришарових залізобетонних панелей з ефективним утеплювачем та залізобетонними ребрами
З тришарових панелей на основі деревини, азбестоцементу та інших листових матеріалів з ефективним утеплювачем при полистовому складанні при ширині панелей 6 та 12 м без каркасу.
З тришарових металевих панелей з утеплювачем з пінопласту без обрамлень у зоні стику
З тришарових металевих панелей з утеплювачем з пінопласту з обрамленням у зоні стику
З тришарових металевих панелей з утеплювачем з мінеральної вати з різним каркасом
З тришарових азбестоцементних панелей з мінераловатним утеплювачем з різним каркасом
Фасадні системи з ефективним утеплювачем та тонким зовнішнім штукатурним шаром
Навісні фасадні системи з ефективним утеплювачем та облицювальним шаром на відносі, що утворює вентильований повітряний прошарок

3. СТО 00044807-001-2006 «ТЕПЛОЗАХИСНІ ВЛАСТИВОСТІ КОНСТРУКЦІЙ БУДІВЕЛЬ, ЩО ОБГОРОЖУЮТЬ» завантажити

Таблиця 8

Конструкції зовнішніх огорож	Коефіцієнт
1. Суцільна кладка з великоформатних порожнистих пористих керамічних каменів
2. Суцільна кладка з пустотілого керамічного, силікатного каменю
3. Суцільна кладка з повнотілої та порожнистої керамічної, силікатної звичайної та потовщеної цегли.
4. Суцільна кладка з повнотілої та порожнистої керамічної, силікатної звичайної та потовщеної цегли та каменю, утеплена пінополіуретаном, що напилюється товщиною 30-35 мм.
5. Полегшена кладка з повнотілої, пустотілої керамічної силікатної цегли або каменю з внутрішнім шаром з плитного ефективного утеплювача з гнучкими сталевими зв'язками або сітками
6. Полегшена кладка з повнотілої, пустотілої керамічної цеглини або каменю з внутрішнім шаром з плитного ефективного утеплювача з поперечними зв'язками
7. Кладка з полістиролбетонних блоків з арматурою в розчинних швах, відштукатурена по металевій сітці з обох боків.
8. Кладка полістиролбетонних блоків, фанерована із зовнішнього боку в півцегли з поперечними металевими сітками в розчинних швах
9. Одношарові легкобетонні панелі з монтажною арматурою
10. Легкобетонні панелі з термовкладишами та монтажною арматурою
11. Тришарові залізобетонні панелі з ефективним утеплювачем та гнучкими сталевими зв'язками
12. Тришарові залізобетонні панелі з ефективним утеплювачем та залізобетонними шпонками або поперечними ребрами з керамзитобетону
13. Тришарові залізобетонні панелі з ефективним утеплювачем та поперечними залізобетонними ребрами
14. Тришарові металеві панелі з ефективним утеплювачем
15. Тришарові асбоцементні панелі з ефективним утеплювачем
16. Залізобетонні, цегляні конструкції з плитним утеплювачем, закріпленим дюбелями, оштукатурені по капроновій або металевій сітці (термофасад)
17. Залізобетонні та цегляні конструкції (20-25 см) з плитним ефективним утеплювачем, з вентильованим повітряним прошарком та облицювальним шаром (масою не більше 20 кг/м) на підконструкції, прикріпленій до стіни двома (на 1 м стіни) сталевими кронштейнами ( фасад будівлі)
18. Залізобетонні та цегляні конструкції (20-25 см) з плитним ефективним утеплювачем, з вентильованим повітряним прошарком та облицювальним шаром (масою не більше 20 кг/м) на підконструкції, прикріпленій до стіни двома (на 1 м стіни) алюмінієвими кронмей прокладкою (фасад будівлі, що вентилюється)
19. Залізобетонні та цегляні конструкції (20-25 см) з ефективним плитним утеплювачем, з вентильованим повітряним прошарком і облицювальним шаром (масою не більше 30 кг/м) на підконструкції, прикріпленій до стіни трьома (на 1 м стіни) сталевими кронштейми. фасад будівлі)
20. Залізобетонні та цегляні конструкції (20-25 см) з плитним ефективним утеплювачем, з вентильованим повітряним прошарком і облицювальним шаром (масою не більше 30 кг/м) на підконструкції, прикріпленій до стіни трьома (на 1 м стіни) алюмінієвими фасад будівлі)
21. Залізобетонні та цегляні конструкції (20-25 см) з плитним ефективним утеплювачем, з вентильованим повітряним прошарком та облицювальним шаром (масою не більше 30 кг/м) на підконструкції, прикріпленій до стіни металевими кронштейнами (4 шт/м стіни) фасад будівлі)	Від 0,55 до 0,30
22. Конструкції горищних перекриттів та над підвалами:
а) із залізобетонних панелей із плитним ефективним утеплювачем
б) із залізобетонних плит по металевих балках із плитним ефективним утеплювачем
в) з дерев'яних елементів (балок, брусів) з ефективним плитним утеплювачем

4. СТО 17532043-001-2005 «НОРМИ ТЕПЛОТЕХНІЧНОГО ПРОЕКТУВАННЯ ОГРОЖУЮЧИХ
КОНСТРУКЦІЙ ТА ОЦІНКИ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ БУДІВЕЛЬ» завантажити

Таблиця 6

	Конструкції зовнішніх стін	Коефіцієнт
	Суцільна кладка з повнотілої або порожнистої керамічної, силікатної цегли або каменю
	Суцільна кладка зі звичайних і великоформатних пустотних пористих керамічних каменів з облицюванням з лицьової керамічної цегли, каменю
	Полегшена кладка з повнотілої, пустотілої керамічної, силікатної цегли або каменю, шаром плитного або монолітного утеплювача
	Одношарові легкобетонні панелі
	Легкобетонні панелі з термовкладишами
	Тришарові залізобетонні панелі з ефективним утеплювачем та гнучкими зв'язками
	Тришарові залізобетонні панелі з ефективним утеплювачем та залізобетонними шпонками
	Тришарові залізобетонні панелі з ефективним утеплювачем та залізобетонними ребрами
	Тришарові металеві панелі з ефективним утеплювачем
	Тришарові азбестоцементні панелі з ефективним утеплювачем
	Вентильовані фасади
	Кладка з полістиролбетонних, пористих блоків на клею з дротяною арматурою в горизонтальних швах, що зв'язує зовнішнє облицювання з пустотілої цегли з шаром внутрішньої штукатурки
	Кладка з полістиролбетонних блоків на клею з дротяною арматурою в горизонтальних швах, що зв'язує зовнішній та внутрішній шари штукатурки.

Опис:

У ряді випадків* питоме споживання теплової енергії у старих панельних будинках та сучасних монолітно-каркасних будинках з двошаровими стінами з газобетону та лицьової цегли практично не відрізняється. Одна з причин цього явища полягає в тому, що конструкції двошарових стін найчастіше переоцінені з погляду їх теплозахисних параметрів.

А. С. Горшков, канд. техн. наук, директор науково-навчального центру «Моніторинг та реабілітація природних систем» ФДАОУ ВО «Санкт-Петербурзький державний політехнічний університет»

П. П. Римкевич, канд. фіз.-мат. наук, професор кафедри фізики ФДКВНВ ВПО «Військово-космічна академія ім. А. Ф. Можайського»

Н. І. Ватін, доктор техн. наук, професор, директор Інженерно-будівельного інституту ФДАОУ ВО «Санкт-Петербурзький державний політехнічний університет»

У ряді випадків * питоме споживання теплової енергії в старих панельних будинках та сучасних монолітно-каркасних будинках з двошаровими стінами з газобетону та лицьової цегли практично не відрізняється. Одна з причин цього явища полягає в тому, що конструкції двошарових стін найчастіше переоцінені з погляду їх теплозахисних параметрів. Тому було проведено розрахунок наведеного опору теплопередачі двошарової стінової конструкції, який показав, що її теплотехнічні характеристики не відповідають не тільки необхідним, а й мінімально допустимим нормативним вимогам. На стадії проектування для даного конструктивного рішення зазвичай закладають коефіцієнт теплотехнічної однорідності 0,9 який для багатьох випадків є завищеним. Крім того, проектувальники мають необґрунтовані значення теплопровідності газобетону.

В даний час у практиці проектування та будівництва будівель з монолітним залізобетонним каркасом та поверховим опиранням зовнішніх стін на монолітні або збірно-монолітні залізобетонні перекриття одним з найбільш поширених варіантів заповнення зовнішньої теплозахисної оболонки є конструктивне рішення стіни, що складається з двох шарів (рис. 1):
– внутрішнього шару, що не несе, виконаного кладкою з газобетонних блоків товщиною 300–400 мм залежно від регіону будівництва та його кліматичних параметрів;
- Зовнішнього облицювального шару з лицьової цегли товщиною в одну або дві цегли.

Опис конструкції стінового огородження

У конструктивному рішенні внутрішній шар стінового огородження виконує функцію теплоізоляції, зовнішній - функцію захисту від зовнішніх кліматичних впливів, забезпечує необхідну довговічність фасадів і формує архітектурний вигляд будівлі. Вважається, що це конструктивне рішення задовольняє вимогам теплового захисту для більшості регіонів Російської Федерації.
У Санкт-Петербурзі традиційним рішенням є стінове огородження, в якому товщина газобетонного шару становить 375 мм (рис. 1а).

Нормативні вимоги

У СНиП 23-02–2003 «Тепловий захист будівель» (далі – СНиП 23-02) для будівель встановлено три показники теплового захисту:
а) окремих елементів, що захищають конструкцій будівлі;
б) санітарно-гігієнічний, що включає температурний перепад між температурами внутрішнього повітря і на поверхні конструкцій, що захищають, і температуру на внутрішній поверхні вище температури точки роси;
в) питома витрата теплової енергії на опалення будівлі, що дозволяє варіювати величини теплозахисних властивостей різних видів конструкцій, що огороджують, будівель з урахуванням об'ємно-планувальних рішень будівлі та вибору систем підтримки мікроклімату для досягнення нормованого значення цього показника.

Наведений опір теплопередачі R r 0 огороджувальних конструкцій слід набувати не менше нормованих значень 1 R req , що визначаються 2 залежно від градусо-доби опалювального періоду (далі – ДСОП) району будівництва.

ДСОП для житлових будинків, розташованих біля Санкт-Петербурга, становлять 3 4 796 °C добу, а нормоване значення наведеного опору теплопередачі для зовнішніх стін житлових будинків становить 4 3,08 м 2 °C/Вт. При цьому допускається зниження нормованого значення наведеного опору теплопередачі для стін житлових та громадських будівель на 37 % при виконанні вимоги СНІП 23-02 (п. 5.1).

Таким чином, стосовно даного випадку мінімально допустиме значення наведеного опору теплопередачі для зовнішніх стін житлових будівель, проектованих на території Санкт-Петербурга, не повинно бути нижче 6 R min = 1,94 м 2 °C/Вт.

Мета та завдання дослідження

Наведений опір теплопередачі R r 0 для зовнішніх стін слід розраховувати для фасаду будівлі або одного проміжного поверху з урахуванням укосів отворів без урахування їх заповнень 7 . Розглянемо на конкретному прикладі, як виконується ця вимога практично.

Для цього зробимо розрахунок наведеного опору теплопередачі зовнішніх стін проміжного поверху типового багатоквартирного житлового будинку з конструктивною монолітно-каркасною схемою та двошаровими зовнішніми стінами (рис. 1) і порівняємо отримане значення з нормованим R req і мінімально допустимим R min значеннями наведеного опору теплопередачі зовнішніх стін житлової багатоквартирної будівлі.

Вихідні дані для теплотехнічного розрахунку

Район будівництва – Санкт-Петербург.
Призначення будівлі – житлове.
Розрахункова температура: внутрішнього повітря tв = 20 ° С; зовнішнього повітря tн = -26 °С.
Зона вологості – волога.
Вологісний режим приміщень будівлі – нормальний.
Умови експлуатації огороджувальних конструкцій - "Б".

Теплотехнічні характеристики матеріалів, що застосовуються у складі стінового огородження:
– цементно-піщаний розчин γ про = 1 800 кг/м 3 λ Б = 0,93 Вт/(м °С);
– цегляна кладка із звичайної глиняної цегли на цементно-піщаному розчині γ о = 1 800 кг/м 3 , λ Б = 0,80 Вт/(м °С);
– кладка із стінових неармованих блоків з автоклавного газобетону щільністю γ про = 400 кг/м 3 , λ Б = 0,14 Вт/(м °С).

Граничні умови:
Розрахунковий коефіцієнт тепловіддачі:
– внутрішньої поверхні стіни α int = 8,7 Вт/(м 2 °С);
- Віконних блоків α int = 8 Вт / (м 2 ° С);
– зовнішньої поверхні стін, вікон ext = 23 Вт/(м 2 °С).

Розрахункові схеми фрагментів зовнішніх стінок представлені на рис. 2.

Результати розрахунку

Наведений опір теплопередачі фрагментів теплозахисної оболонки будівлі, що розглядаються, обчислено на основі розрахунку температурних полів. Сутність методу полягає у моделюванні стаціонарного процесу теплопередачі через огороджувальні конструкції будівель з використанням комп'ютерних програм 8 . Метод призначений для оцінки температурного режиму та розрахунку наведеного опору теплопередачі огороджувальних конструкцій будівель або їх фрагментів з урахуванням геометричної форми, розташування та характеристик конструктивних та теплоізоляційних шарів, температур навколишнього повітря, коефіцієнтів тепловіддачі поверхонь.

Величина наведеного опору теплопередачі середнього проміжного поверхуR r 0 визначено на підставі розрахунку наведеного опору ряду ділянок (фрагментів) R r 0,i з урахуванням втрат тепла через торці плит перекриттів, укоси віконних отворів та балконних дверей (див. таблицю), зокрема наступних фрагментів:
- глухий стіни без прорізів, розміри: по висоті - висота поверху h= 3,0 м, шириною – 1,2 м (рис. 2а);
– стіни з віконними отворами, розміри: за висотою – висота поверху h= 3,0 м, шириною – відстань між осями віконних отворів (рис. 2б);
– стіни з балконними дверима, розміри: за висотою – висота поверху h= 3,0 м, по ширині – відстань між осями простінків (рис. 2в).

Наведений опір теплопередачі зовнішніх стін середнього проміжного поверху багатоквартирного житлового будинку R r 0 з урахуванням площ ділянок стін на фасадах будівлі, розрахована за формулою (1) (див. Розрахункові формули), становить 1,81 м 2 °C/Вт.

Розрахувавши умовний (без урахування впливу теплопровідних включень на теплотехнічну однорідність стін) опір теплопередачі R 0 конструктивного рішення, що розглядається (формула (2), Розрахункові формули), отримаємо 2,99 м 2 °C/Вт.

Звідси коефіцієнт теплотехнічної однорідності r, Розглянутий у прикладі зовнішньої стіни типового проміжного поверху з урахуванням укосів отворів без урахування їх заповнень, дорівнюватиме 0, 61 (формула (3), Розрахункові формули).

Що впливає коефіцієнт теплотехнічної неоднорідності?

Для аналогічного конструктивного рішення отримано ще нижче розрахункове значення коефіцієнта теплотехнічної однорідності r = 0,48.

Відмінності у коефіцієнтах теплотехнічної однорідності можуть бути зумовлені відмінностями використаних у проекті конструктивних рішень, кількісного та якісного складу теплопровідних включень. Також теплотехнічна неоднорідність стінової конструкції залежить від якості монтажу.

Зокрема, зазначено, що за результатами зйомки 15 термограм виміряний в натурних умовах опір теплопередачі двошарової зовнішньої стіни склав 1,3–1,5 м 2 °C/Вт (при умовному опорі теплопередачі стінового огородження R 0 = 3,92 м 2 °C/Вт). Виходить, що фактичний коефіцієнт теплотехнічної однорідності може виявитися ще меншим за розрахункове значення і складати згідно r= (1,3÷1,5) / 3,92 = 0,33÷0,38.

В якості однієї з можливих причин виявленої невідповідності відзначається неякісне будівництво, обумовлене надходженням на будівельний майданчик блоків неправильної форми. Дійсно, наявність тріщин, розломів, вибоїн та інших дефектів виробів може призводити до перевитрати будівельного розчину, який виступає як додаткове теплопровідне включення, що не враховується при розрахунку.

Слід зазначити, що фактична вологість виробів із газобетону у початковий період експлуатації може значно перевищувати розрахункову. У зв'язку з цим теплопровідність виробів з газобетону може виявлятися вищою порівняно з прийнятими в проекті розрахунковими значеннями, тому що теплопровідність матеріалу залежить від масового вмісту вологи.

Виходячи з отриманих розрахунків, сформулюємо такі висновки:

• Наведений опір теплопередачі R r 0 двошарової стінової конструкції, що складається з внутрішнього самонесучого шару з газобетонних стінових неармованих блоків марки по щільності D400 і зовнішнього облицювального шару з лицьової керамічної цегли товщиною 120 мм, обчислене на основі розрахунку температурних полів для типового проміжного м 2 °С/Вт.
• Конструкція розглянутої стінової огорожі (рис. 1) не задовольняє нормативних вимог щодо теплового захисту ( R req = 3,08 м 2 °С/Вт).
• Конструкція стінового огородження (рис. 1) не задовольняє мінімально допустимим вимогам теплового захисту ( R min = 1,94 м 2 ° С/Вт).
• Коефіцієнт теплотехнічної однорідності rконструкції зовнішньої стіни, виконаної кладкою з газобетонних блоків марки за щільністю D400 з облицювальним шаром з лицьової цегли, не перевищує 0,61.
• Фактичне значення коефіцієнта теплотехнічної однорідності конструктивного рішення, що розглядається, з урахуванням якості доставлених на об'єкт виробів і якості їх монтажу, може виявитися істотно меншим порівняно з розрахунковим значенням.
• Для забезпечення нормативних вимог до рівня теплового захисту зовнішніх стін будівель у складі стінового огородження (рис. 1) слід або збільшувати товщину газобетонних блоків у складі двошарової стінової конструкції, або використовувати проміжний шар із теплоізоляційних матеріалів з розрахунковою теплопровідністю не більше 0,05 Вт/м. °C. Шар теплоізоляції слід розташовувати між газобетонним та лицьовим (облицювальним) шарами.
• У всіх випадках для ефективного видалення вологи зі складу стінового огородження між шаром теплоізоляції та лицевою цеглою слід передбачати вентильований зазор, ефективний переріз якого (товщина) має визначатися розрахунком.

Література

1. Кривошеїн А. Д., Федоров С. В. До питання про розрахунок наведеного опору теплопередачі // Інженерно-будівельний журнал. 2010. № 8.
2. Кривошеїн А. Д., Федоров С. В. Керівництво користувача програмним комплексом «TEMPER» з розрахунку температурних полів, що захищають конструкцій будівель. Омськ: Сібаді, 1997.
3. Соколов Н. А., Горшков А. С. Теплопровідність будівельних матеріалів та виробів: рівень гармонізації російських та європейських будівельних стандартів // Будівельні матеріали, обладнання, технології XXI століття. 2014. №6 (185).
4. Гагарін В. Г. Теплофізичні проблеми сучасних стінових конструкцій, що захищають багатоповерхових будівель // Academia. Архітектура та будівництво. 2009. №5.
5. Немова Д. В., Спіридонова Т. І., Куражова В. Г. Невідомі властивості відомого матеріалу // Будівництво унікальних будівель та споруд. 2012. №1.

* Дані за величиною фактичного енергоспоживання житлових будівель різних років споруди були зібрані та проаналізовані авторами статті. - Прим. ред.

1 Відповідно до вимог СНиП 23-02 (п. 5.3).

2 Відповідно до СНиП 23-02, таблиця 4.

3 Відповідно до вимог РМД 23-16-2012 «Санкт-Петербург. Рекомендації щодо забезпечення енергетичної ефективності житлових та громадських будівель», таблиця 3.

4 Саме там, таблиця 9.

5 Відповідно до вимог СНіП 23-02, п. 5.13.

6 Див. СНіП 23-02, формула (8).

7 Відповідно до вимог СНІП 23-02, п. 5.6.

8 У нашому випадку розрахунок виконаний з використанням програмного комплексу TEMPER 3D.