2020-10-10
165
1. Программа KLIMAT разработана на базе общих принципов расчета долговечности наружных стен, изложенных в разд. 7. Она позволяет, основываясь на метеорологических данных о климате района строительства, определить долговечность однослойных наружных ограждающих конструкций.
2. Расчет долговечности по программе KLIMAT осуществляется в три этапа:
на первом строится математическая модель хода среднесуточных температур наружного воздуха, для этого используется разложение функции реального хода среднесуточных температур в тригонометрические ряды Фурье;
на втором этапе рассчитывается температура в стеновом ограждении от каждой из отдельных составляющих построенной математической модели, при этом используются известные решения задач об изменении температуры в стенке при изменении температуры воздуха со стороны наружной поверхности стены по квазистационарному и гармоническому законам;
на третьем этапе проводится расчет параметров, необходимых для определения долговечности ограждения по комплексному методу, изложенному в разд. 7.
|
|
|
3. Описанный расчет осуществляется по климатическим данным за один год, на котором выделяются два расчетных (активных) периода; зимне-весенний и летне-осенний, характеризующиеся максимальным для данного года числом переходов через ноль градусов температуры наружного воздуха.
Расчет долговечности для одного ограждения по программе KLIМАТ осуществляется по данным о среднесуточных температурах наружного воздуха для каждого года из последних пяти лет из метеорологических ежегодников.
Значения долговечности определяются для последовательного ряда слоев стенового ограждения, на который оно разбивается. За окончательное значение долговечности ограждения принимается среднее значение долговечности его наименее долговечного слоя. В каждом выбранном слое стены значение долговечности вычисляется как среднее из соответствующих значений по каждому году из пяти выбранных лет.
Программа написана на языке Фортран-4 для ЭВМ серии ЕС. Объем машинной памяти, необходимый для ее реализации, 26 Кбайт.*
___________
* Программа KLIMAT сдана в МОФАП при ЦНИИПроект, шифр Ч-47Н.
Исходные данные для расчета долговечности наружной стены по программе KLIMAT
4. Ввод данных о материале и геометрических размерах наружной стены осуществляется оператором READ на строке 10 в формате F 12.6, посредством которого происходит считывание с перфокарт значений следующих величин: aн, aв, lм, d, t в, а м, С м, gм, 
, b 0, b 1, b 2, b 3.
Значения aв, aн приведены в табл. [4*] и [6*].
Значение lм принимается соответствующим среднему для всей стены массовому отношению влаги в материале в эксплуатационных условиях w cp= KC, где К =0,71 для материалов, у которых величина С определяется по формуле (1).
|
|
|
Рис. 1. Расчетная эпюра распределения влажности по толщине наружной стены
Для материалов, у которых вид расчетной эпюры распределения влажности определен по данным натурных обследовании (см. табл. 1), w cp=0,16 a +0,83 C -0,22 dd. Для определения lм используются экспериментальные данные о зависимости lм от w. При их отсутствии производится линейная интерполяция на случай w = w ср данных приложения [3*], относящихся к условиям эксплуатации Б.
Расчетная эпюра распределения влажности по толщине наружной стены приведена на рис. 1. Параметры этой эпюры, характерные для наружных однослойных стен зданий, строящихся в северной строительно-климатической зоне, по данным их натурных обследований для трех материалов приведены в табл. 1.
Анализ большого числа данных натурных обследований наружных стен показал, что для однослойных стен без облицовки или с наружными защитными слоями, имеющими обычную паропроницаемость, значение массовых отношений влаги в толще ограждения близки на летне-осеннем и зимне-весеннем периодах, поэтому их можно принимать одинаковыми и равными w ср. Для материалов, не указанных в табл. 1, при отсутствии данных натурных обследований при расчете долговечности наружных стен можно принимать
С = w +D w cp, (1)
где w - расчетное массовое отношение влаги в материале в эксплуатационных условиях, принимаемое по прил. [3*]; D w cp - его предельно допустимое приращение, принимаемое по табл. [14*] а =0,6 С; b =1,2 а / b; d = c / b.
Таблица 1
Значения коэффициентов расчетной эпюры распределения влажности по толщине однослойных наружных стен из некоторых материалов
| Материал | a, % по массе | b, % по массе/см | с, % по массе | d, % по массе/см |
| Ячеистый бетон g0=700 кг/м3 | 5,6 | 0,46 | 11,1 | -0,4 |
| Керамзитобетон g0=1000 кг/м3 | 3,3 | 0,85 | 14,6 | -0,4 |
| Шунгизитогазобетон g0=1160 кг/м3 | 3,7 | 0,93 | 14,4 | -0,56 |
Толщина ограждения d задается в метрах. Значение t в, °С, принимается по ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования зданий, для жилых зданий t в=18°С.
Температуропроводность а м для материалов во влажном состоянии определяется по формуле
, (2)
где С ж - 4,19 кДж/(кг·°С) удельная теплоемкость воды; С 0 - тоже для материала стены в сухом состоянии (принимается по прил. [3*]); g0 - плотность материала в сухом состоянии (указана там же).
Объемная теплоемкость С мgм и плотность gм материала во влажном состоянии определяются по формулам:
С мgм= С 0g0+ С ж(w срg0); (3)
gм=g0(1+ w ср). (4)
Марка материала по морозостойкости принимается по результатам стандартных испытаний на морозостойкость.
Коэффициенты регрессии, используемые в программе, b 0, b 1, b 2, b 3 принимаются по табл. 2.
Таблица 2
Значении коэффициентов регрессии для определения фазового состава влаги в порах материалов
| Материал | g0, кг/м3 | b 0·102, кг/кг | b 1 | b 2·°С | b 3·102, (кг/кг)°С |
| Цементно-песчаный раствор | 2120 | 3,239 | 0,411 | 0,052 | -1,637 |
| 1935 | 0,549 | 0,786 | 0,573 | -0,605 | |
| 1725 | 2,197 | 0,260 | 1,915 | -1,193 | |
| Шунгизитогазобетон | 1160 | 4,063 | 0,219 | -3,875 | -0,304 |
| Керамзитобетон | 1430 | 3,833 | 0,219 | -4,269 | -0,340 |
| 1000 | 4,448 | 0,129 | 0,934 | -1,758 | |
| Ячеистый бетон | 850 | 2,353 | 0,242 | -7,670 | -1,135 |
где N - соответствует числу суток в выбранном интервале времени на изучаемом активном периоде года. Непременным условием реализации программы является задание числа N четным; D 1 - разность между среднесуточными температурами наружного воздуха первых и последних суток на данном активном периоде года TN и D 1 - определяются по метеорологическим данным о среднесуточных температурах наружного воздуха в районе строительства; TN - среднесуточная температура наружного воздуха в первые сутки на выбранном интервале времени для каждого активного периода года; A c - амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха средняя для всего активного периода года. Значение А с может быть взято по метеорологическим ежегодникам, непосредственно по данным ближайшей к пункту строительства метеостанции или определено с учетом данных СНиП 2.01.01-82.
|
|
|
w p и w н берутся из табл. 18 и 19 разд. 7; a, b, d - принимаются из табл. 1.
5. Ввод значения IKLMN в формате 18, соответствующего числу активных периодов года (строка 18), осуществляется оператором READ на протяжении одного года обычно наблюдается два периода (IKLMN=2).
6. Ввод климатических данных и данных о влажностном состоянии материала ограждения осуществляется в формате F6.1 на строке 23. Ввод производится один раз для каждого активного периода года, в результате чего осуществляется считывание с перфокарт значений величин N, D 1, TN, A c, w p, w н, а, b, d.
Таблица 3
Исходные данные к расчету по программе
| Величина | Идентификатор | Числовое значение по периодам | ||
| летне-осенний | зимне-весенний | |||
| aм, Вт/(м2·°С) | AL 2 | 23 | 23 | |
| aв, Вт/(м2·°С) | AL 1 | 8,7 | 8,7 | |
| lм, Вт/(м·°С) | LA | 0,47 | 0,47 | |
| d, м | НЗ | 0,35 | 0,35 | |
| t в,°С | ТВ | 18 | 18 | |
| а м, м2/ч | АО | 0,00124 | 0,00124 | |
| С м, кДж/(кг·°С) | СИ | 1,087 | 1,087 | |
| gм, кг/м3 | ОМ | 1253 | 1253 | |
| , цикл
| ОМ | 50 | 50 | |
| b 0·102, кг/кг | В1 | 4,063 | 4,063 | |
| b 1 | В11 | 0,219 | 0,219 | |
| b 2,°C | В12 | -3,875 | -3,875 | |
| b 3, (кг/кг)°С | В13 | -0,304 | -0,301 | |
| IKLMN | IKLMN | 2 | 2 | |
| N, сут | N | 10 | 10 | |
| D 1, °С | D 1 | -16,5 | 14,2 | |
| t н, °С | TN | 6,5 | -4,2 | |
| А сут, °С | AMP | 3,3 | 3 | |
| w р, % | WR | 2,2 | 2,2 | |
| w н, % | WN | 33 | 33 | |
| а, % | А6 | 6,3 | 6,3 | |
| b, %/м | В6 | 54 | 54 | |
| d, %/м | В7 | -42 | -42 | |
| Массив значений среднесуточных температур наружного воздуха, °С | Y =(I) I =1,..., 10 | 
| 6,5 -6,5 -25 3,1 1 -2,1 -1 2,2 1 -10 | -4.2 5,1 1,2 -21,1 1 1 1,5 -6,5 -1,1 10 |
Таблица 4
| Величина | х, м | ||||||||
| 0,01 | 0,0483 | 0,06 | 0,0776 | 0,1067 | 0,165 | 0,34 | |||
| t нз, °С (TNZ) | -4,65 | -2,27 | -2 | -1,71 | -1,4 | -0,58 | -0,62 | ||
| Летне-осенний период | |||||||||
| Амплитуды заморозков в слое, °С | -9,3 | -6,3 | -4,8 | -2,6 | - | - | - | ||
| -J | Зимне-весенний период
| ||||||||
| -8,2 | -5,7 | -4,9 | -4,3 | -2,9 | -0,1 | - | |||
| -8,7 | -8,5 | -7,7 | -6,5 | -4,42 | |||||
| -1 | -1,1 | -0,6 | |||||||
| Долговечность 0, лет материала слоя (DUR) | 102 | 70 | 77 | 72 | 93 | - | - | ||
7. Ввод хода среднесуточных температур осуществляется в формате F8.1 (строка 27). Необходимо задавать среднесуточные температуры в виде одномерного массива с числом значении N, которое выбирается таким образом, чтобы в активный период года попали все случаи переходов через 0°С на данном летне-осеннем и зимне-весеннем периоде.
8 Образец результатов расчета приводится в примере.
Пример. Стеновое ограждение жилого здания толщиной 0,35 м из шунгизитогазобетона gм=1253 кг/м3, lм=0,47 Вт/(м·°С), марка по морозостойкости F50, эксплуатируется в климатических условиях г. Архангельска. Распределение влажности по толщине стенового ограждения известно: а = 6,3 %, b = 54 %/м, d = -42 %/м.
Необходимо определить долговечность стенового ограждения.
Примечание. Для сокращения объема вычислений и времени счета в иллюстративном примере взят в качестве расчетного непродолжительный интервал времени, равный для каждого из двух активных периодов года 10 сут (N =10).
За окончательное значение срока службы стенового ограждения принимается соответствующее значение для наименее долговечного слоя. Таким образом, срок службы стенового ограждения q = 70 лет.
ПРИЛОЖЕНИЕ 12
