Разработать конструктивное решение наружной стены с узлами примыкания к несущим конструкциям и обеспечить нормативный уровень основных параметров теплозащиты для жилого дома в г.Дудинка, Красноярский край.Тип конструкции наружной стены –трехслойная, конструктивная система здания –каркасная. Узлы для детальной проработки 3 и 4 для каркасной конструктивной системы. 1 Наружные климатические условия Установлены для г. Дудинка: а) расчетная температура наружного воздуха tн= -46 °С определена по таблице 3.1 СП 131.13330 «Строительная климатология» как температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92; б) средняя температура наружного воздуха за отопительный период tот = -15,2 °С; в) продолжительность отопительного периода zот = 296сут. определены по таблице 3.1 СП 131.13330 для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8 °С (для жилогоздания); г) зона влажности места строительства –сухая, определена по «Картеон влажности» СП 50.13330; t д) средняя годовая температура наружного воздуха нгод= -9,8 °С определена по таблице 5.1 СП 131.13330; е) среднее годовое парциальное давление водяного пара наружного воздуха, eн = 410 Па определено по таблице 7.1 СП 131.13330. 2 Параметры внутренней среды помещений Расчетные параметры внутренней среды помещений установлены для жилого здания: а) температура внутреннего воздуха tв = 20 °С определена по ГОСТ 30494; б) относительная влажность внутреннего воздуха φв = 55 % определена по СП 50.13330 как для помещений жилых зданий. Температура внутреннего воздуха tв и его относительная влажность φвопределяют влажностный режим помещений как нормальный (согласно таблицы 1 СП 50.13330). 3 Определение влажностных условий эксплуатации ограждающих конструкций Влажностные условия эксплуатации ограждающих конструкций определены в зависимости от нормального влажностного режима помещения (п. 2) и сухойзоны влажности места строительства (п. 1, г) как А (согласно таблицы 2 СП 50.13330). В соответствии с этим принимаем теплотехнические характеристики материалов по графе А – λа и Sа. 4 Требуемое сопротивление теплопередаче R0тр Климатические условия места строительства градуссутками отопительного периода ГСОП: определяются ГСОП =(tв-tот)⋅zот=(20-(-15,2,))⋅296=10419,2⁰С⋅сут.3 Значение ГСОП отличается от табличных значений (таблица 3 СП 50.13330) в связи с чем воспользуемся приложением к ней. Так как в заданных узлах 3 и 4 представлено три типа ограждающих конструкций: стена, покрытие и окно требуемое сопротивление теплопередаче определим для каждого из них: для стен: R0тр =a⋅ГСОП+b =0,00035⋅10419,2+1,4 =5,04м2 ⋅⁰С Вт, где а =0,00035 и b = 1,4 приняты для стен жилых зданий. для покрытия: R0тр=0,0005⋅10419,2+2,2 =7,4м2 ⋅⁰С Вт, где а =0,0005 и b = 2,2 приняты для покрытий жилых зданий. Для окон: R0тр=0,00005⋅10419,2+0,3=0,82м2 ⋅⁰С Вт 5 Разработка конструктивного решения наружных стен и определение основных параметров теплозащиты 5.1 Выбор конструктивной схемы наружной стены Для детальной разработки задана трехслойная конструкция наружной стены с облицовочным кирпичом. Схема этой конструкции приведена на рисунке Д1. Конструктивная система здания –каркасная. Наружная стена в пределах каждого этажа опирается на железобетонное перекрытие. 1 – Внутренняя штукатурка 2 – Конструкционный слой 3 – Теплоизоляционный слой 4 – Облицовка. Рисунок Д1 – Конструкция наружной стены 5.2 Подбор материалов и изделий Материалы для функциональных слоев приняты по приложению С СП 50.13330.2012 и приведены в таблице Д1. Таблица Д1 – Теплотехнические характеристики материалов наружной стены № сло я Наименование материала Плот Теплопроводност Паропроницаемос ть μ, мг/(м·ч·Па) Теплоусвоени ь λБ, е SБ, ность Вт/(м·°С) Вт/(м2·°С) ρ, 3 кг/м Внутренняя штукатурка 1 1700 0,87 0,098 10,42 Конструкционны й слой 2 1000 0,41 0,11 6,49 100 0,045 0,032 0,59 1400 0,76 0,44 9,01 Теплоизоляция 3 4 Облицовочный кирпич 5.3 Обеспечение необходимого сопротивления теплопередаче по глади наружной стены Зададимся толщинами функциональных слоев: внутренняя штукатурка – δ1 = 20 мм = 0,02 м; конструкционный слой из кирпича – δ2 = 250 мм = 0,25 м; облицовочный кирпич – δ4 = 120 мм = 0,12 м. Толщину теплоизоляционного слоя δ3 определим по формуле: δ3 =(𝑅тр δ3 = (5,04 − 0,02 0,87 − δ1 ʎ1 0,25 0,41 − − δ2 ʎ2 − 0,12 0,76 δ4 ʎ4 − − 1 8,7 1 𝛼н − − 1 23 1 𝛼в ) ∗ ʎ3= ) ∗ 0,045=0,18~0,2 м. Так как плиты из минеральной ваты выпускают ограниченного типоразмера, принимаем толщину плиты теплоизоляции 0,2 м = 20 см. Уточняем сопротивление теплопередаче наружной стены с δ3 = 0,2 м: 𝑅ок = 1 8,7 + 1 23 + 0,02 0,87 + 0,25 0,41 + 0,2 0,045 + 0,12 =5,376 0,76 Условие обеспечения необходимого сопротивления теплопередаче по глади наружной стены выполняется. тр 𝑅ок ≥𝑅0 5,376 > 5,04 5.3.1 Уточнение расчетной температуры наружного воздуха Рассчитаем тепловую инерцию проектируемой наружной стены: δ1 𝑠1 δ2 𝑠2 δẟ3 𝑠3 δẟ 𝑠 + 44 ʎ1 ʎ2 ʎ3 ʎ4 0,02∗10,42 0,25∗6,49 0,2∗0,59 0,12∗9,01 D= + + + =8,22 0,87 0,41 0,045 0,76 D=∑ 𝑅𝑖 𝑆𝑖 = + + Так как 4≤8,22> 7, то согласно п. 1а) tн принимается как средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СП 131.13330 «Строительная климатология»: tн= -46 °С. 5.4 Защита от переувлажнения ограждающих конструкций 5.4.1 Определение плоскости максимального увлажнения Разделяем проектируемую конструкцию наружной стены на две зоны по плоскости максимального увлажнения, которая располагается на границе облицовочного и теплоизоляционного слоев согласно п. 5.4.1 и рисунку 2 (рисунок Д2). 5.4.2 Определение дополнительных расчетных данных а) парциальное давление насыщенного водного пара внутреннего воздуха: (−5330) 𝐸в =1,84*1011 ∗ 2,72(273+𝑡в) 11 𝐸в =1,84*10 ∗ 2,72 (−5330) (273+20) =2281,6,Па Рисунок Д2 – Плоскость максимального увлажнения б) парциальное давление водного пара внутреннего воздуха ев = 𝜑в Ев 55 ∗ 2281,6 = = 1254,88Па 100 100 в) сопротивление паропроницанию наружных слоев до плоскости максимального увлажнения 𝑅пн = δн µн = 0,12 0,44 = 0,28м ∗ ч ∗ Па/мг г) температура в плоскости максимального увлажнения при температуре воздуха tнгод наружного 20−9,8 0,12 𝑡𝑥 = −9,8+ 5,376 1 (0,76 + 23) = −8,7·°С д) парциальное давление насыщенного водного пара в плоскости максимального увлажнения при температуре наружного воздуха tнгод 11 𝐸в =1,84*10 11 𝐸в =1,84*10 ∗ 2,72 ∗ 2,72 (−5330) (273+𝑡х ) (−5330) (273+(−8,7)) =319,09Па 5.4.3 Требуемое сопротивление паропроницанию внутренних слоев Определяем требуемое сопротивление паропроницанию внутренних слоев: тр (𝑒в −Ех )∗𝑅пн , (м2 ∗ ч ∗ Па)⁄мг Ех −ен тр (1254,88−319,09)∗0,28 𝑅пв = =-2,88 319,09−410 𝑅пв = Проверяем условие тр 𝑅пв ≥ 𝑅пв 𝑅пв = ( 0,02 0,25 0,2 − − ) = 3,19 0,098 0,11 0,32 3,19 ≥ −2,88 Условие защиты от переувлажнения ограждающей конструкции выполняется. 5.5 Обеспечение санитарно-гигиенических показателей тепловой защиты 5.5.1 Обеспечение теплового комфорта в помещении Определим расчетный перепад Δt0 между температурой внутреннего воздуха tви температурой внутренней поверхности наружной стены по глади τв: 1∗(20−(−46)) Δt0= 5,376∗8,7 =1,5°С Оценка соответствия теплового комфорта в помещении нормативным требованиям идет путем сравнения расчетного перепада температур Δt0 с нормируемым Δtн(для жилых 4,5): Δt0≤Δtн 1,5≤4,5 Условие обеспечения теплового комфорта выполняется. 5.5.2 Обеспечение недопустимости выпадения конденсата на внутренних поверхностях наружных стен Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции в в местах теплотехнических неоднородностей τв' должна быть не ниже температуры точки росы внутреннего воздуха tр при расчетной температуре наружного воздуха –tн °C: Определим величину температуры точки росыtр при температуре tви относительной влажностиφв внутреннего воздуха по Приложению В: tр= 10,69 °C при tв= 20°C и φв = 55 %. Для определения величины температуры τв' для заданных узлов 1 и 4 необходимо произвести расчет температурных полей. С этой целью необходимо разработать конструкцию данных узлов (рисунок Д3). Рисунок Д3 – Конструкции узлов 3 и 4 Рисунок Д4 – Конструкция покрытия Таблица Д2 – Теплотехнические характеристики материалов покрытия № сло я 1 2 3 4 5 Наименование материала Плита перекрытия: железобетон Пароизоляция Теплоизоляция: плиты минераловатные из каменного волокна Цементнопесчаная стяжка: раствор цементнопесчаны й Гидроизоляция: 4 слоя гидроизола Плот Теплопроводност Паропроницаемост Теплоусвоени ь μ, мг/(м·ч·Па) е SБ, ь λБ, ность Вт/(м2·°С) Вт/(м·°С) ρ, кг/м3 2500 2,04 0,03 18,95 100 0,045 0,32 0,59 1800 0,93 0,09 11,09 Толщины функциональных слоев: Железобетонная плита перекрытия – δ1 = 200 мм = 0,2 м; Цементно-песчаная стяжка – δ4 = 50 мм = 0,05 м; Толщиной и сопротивлением теплопередаче слоев пароизоляции и гидроизоляционного ковра пренебрежем в силу их малых значений. Толщину теплоизоляционного слоя δ3 определим по формуле: Принимаем толщину плиты теплоизоляции 0,25 м = 25 см. Уточняем сопротивление теплопередаче покрытия с δ2 = 0,25 м:
