Требуется рассчитать сопротивление теплопередаче многослойной наружной стены жилого дома для климатических условий Брестской области.
Конструкция стены приведена на рисунке А.2.
1 — штукатурный состав «Полимикс»-ШС;
2 — минераловатные плиты;
3 — кирпичная кладка;
4 — известково-песчаный раствор
Рисунок А.2
Наружный слой стены — кладка из керамического пустотелого кирпича плотностью 1400 кг/м3. Толщина кладки — 380 мм.
Теплоизоляционный слой толщиной 100 мм из минераловатных плит плотностью 125 кг/м3 размещен с наружной стороны стены.
С внутренней стороны стена оштукатурена известково-песчаным раствором толщиной 20 мм, с наружной — штукатурным составом «Полимикс»-ШС толщиной 8 мм.
В соответствии с таблицей 4.1 СНБ 2.04.01 расчетная температура внутреннего воздуха составляет 18 °С, расчетная относительная влажность — 55 %.
Влажностный режим помещений в соответствии с таблицей 4.2 СНБ 2.04.01 — нормальный, условия эксплуатации ограждающих конструкций — Б.
Расчетные значения коэффициентов теплопроводности l, теплоусвоения s и паропроницаемости m материалов стены приведены в таблице А.1.
Таблица А.1
Наименование материала | Плотность в сухом состоянии r, кг/м3 | Коэффициент теплопроводности l, Вт/(м ×°С), при условиях эксплуатации | Коэффициент теплоусвоения s, Вт/(м2 ×°С), при условиях эксплуатации | Коэффициент паропроницаемости m, мг/(м×ч×Па) | ||
А | Б | А | Б | |||
Штукатурный состав «Полимикс»-ШС | 0,3 | 0,3 | 5,19 | 5,19 | 0,03 | |
Минераловатная плита | 0,05 | 0,054 | 0,63 | 0,67 | 0,54 | |
Кладка из керамического пустотелого кирпича | 0,55 | 0,69 | 7,01 | 7,58 | 0,16 | |
Известково-песчаный раствор | 0,7 | 0,81 | 8,69 | 9,76 | 0,12 |
Расчетное сопротивление теплопередаче стены составляет
м2 ×°С/Вт.
Так как данная конструкция стены является многослойной, то в соответствии с СНБ 2.04.01 определенное значение сопротивления теплопередаче является предварительным и подлежит уточнению согласно влажностным режимам материалов слоев.
Определяем температуру на поверхностях стены, граничных поверхностях материалов и в промежуточных сечениях минераловатной плиты и кирпичной кладки при средней температуре наружного воздуха за отопительный период по формуле (9.3) СНБ 2.04.01:
(А.1)
где R Т i — термические сопротивления слоев ограждающей конструкции от ее внутренней поверхности до рассматриваемого сечения стены, м2 × °С/Вт.
Температура внутренней поверхности стены
°С.
Температура граничной поверхности известково-песчаной штукатурки и кирпичной кладки
°С.
Температура в сечениях 2,3 и 4 кирпичной кладки:
°С;
°С;
°С.
Температура граничной поверхности кирпичной кладки и минераловатной плиты
°С.
Температура в сечениях 6,7 и 8 минераловатной плиты:
°С;
°С;
°С.
Температура граничной поверхности минераловатной плиты и наружной полимерминеральной штукатурки
°С.
Температура наружной поверхности стены
°С.
Определяем максимальные парциальные давления водяного пара, соответствующие температурам в сечениях стены, по приложению Ж СНБ 2.04.01:
Е в п= 1962 Па; Е6 = 1245 Па;
Е1 = 1937 Па; Е7 = 1008 Па;
Е2 = 1829 Па; Е8 = 808 Па;
Е3 = 1727 Па; Е9 = 648 Па;
Е4 = 1631 Па; Ен п = 634 Па.
Е5 = 1528 Па;
Определяем сопротивление паропроницанию стены R п, м2 × ч × Па/мг, в соответствии с 9.4 и 9.5
СНБ 2.04.01 по формуле
, (А.2)
где d1, d2, d3, d4, m1, m2, m3, m4 — толщины и коэффициенты паропроницаемости материалов стены, соответственно.
м2 × ч × Па/мг.
Определяем расчетные парциальные давления водяного пара на граничных поверхностях материалов и в сечениях кирпичной кладки и минераловатной плиты по формуле
(А.3)
где е в = 1135 Па — парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха при t в = 18 °С и jв = 55 %, определяемое по формуле (9.2) СНБ 2.04.01;
е н = 521 Па — парциальное давление водяного наружного воздуха при средних температуре и относительной влажности за отопительный период, определяемое по таблице 4.4 СНБ 2.04.01;
S R п i — сумма сопротивлений паропроницанию ограждающей конструкции от внутренней поверхности до рассчитываемого сечения, м2 × ч × Па/мг.
Парциальное давление водяного пара на внутренней поверхности стены
е в п = е в = 1135 Па.
Парциальное давление водяного пара на граничной поверхности внутренней штукатурки и кирпичной кладки
Па.
Парциальное давление водяного пара в сечениях 2,3 и 4 кирпичной кладки:
Па;
Па;
Па.
Парциальное давление водяного пара на граничной поверхности кирпичной кладки и минераловатной плиты
Па.
Парциальное давление водяного пара в сечениях 6,7 и 8 минераловатной плиты:
Па;
Па;
Па.
Парциальное давление водяного пара на граничной поверхности минераловатной плиты и наружной штукатурки
Па.
Парциальное давление водяного пара на наружной поверхности стены
Па.
Определяем расчетные значения относительной влажности в сечениях стены j i, %, по формуле
, (А.4)
где еi — расчетные парциальные давления водяного пара на граничных поверхностях материалов и в сечениях 1—9 (см.рисунок А.2), Па;
Еi — максимальные парциальные давления водяного пара, соответствующие температурам в сечениях стены, Па.
%;
%;
%;
%;
%;
%;
%;
%;
%;
%;
%.
Средние значения относительной влажности воздуха для материалов стены составляют:
— внутренней штукатурки
%;
— кирпичной кладки
%;
— минераловатной плиты
%;
— наружной штукатурки
%.
Таким образом, средняя относительная влажность воздуха для внутренней известково-песчаной штукатурки, кирпичной кладки и минераловатной плиты составляет менее 75 %, а для наружной полимерминеральной штукатурки — более 75 %. Поэтому, в соответствии с СНБ 2.04.01, производим уточненный расчет сопротивления теплопередаче стены, приняв для известково-песчаной штукатурки, кирпичной кладки и минераловатной плиты условия эксплуатации А, а для полимерминеральной штукатурки — условия эксплуатации Б и соответствующие коэффициенты теплопроводности материалов.
Тогда уточненное сопротивление теплопередаче стены составит
м2 × °С/Вт.
Нормативное сопротивление теплопередаче для наружных стен из штучных материалов согласно таблице 5.1 СНБ 2.04.01 составляет 2,0 м2 ×°С/Вт.
Тепловая инерция данной конструкции стены составляет
(А.5)
где d, l и s — соответственно толщины и коэффициенты теплопроводности и теплоусвоения материалов стены.
Согласно таблице 5.2 СНБ 2.04.01 для ограждающих конструкций с тепловой инерцией 4 < D ≤ 7 за расчетную зимнюю температуру наружного воздуха следует принимать среднюю температуру наиболее холодных трех суток, определяемую как среднее арифметическое из температур наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, которые для Брестской области соответственно составляют минус 25 °С и минус 21 °С (таблица 4.3 СНБ 2.04.01).
Расчетная зимняя температура наружного воздуха составляет
°С.
Требуемое сопротивление теплопередаче по формуле (5.2) СНБ 2.04.01:
м2 × °С/Вт.
Экономически целесообразное сопротивление теплопередаче по формуле (5.1) СНБ 2.04.01:
м2 ×°С /Вт,
где C т э = 19 200 руб/Гкал (4570 руб/ГДж);
z от = 187 сут (из таблицы 4.4 СНБ 2.04.01);
t н от = 0,2 °С (из таблицы 4.4 СНБ 2.04.01);
C м = 160 000 руб/м3;
l = 0,054 Вт/(м ×°С).
В соответствии с 5.1 СНБ 2.04.01 сопротивление теплопередаче данной конструкции стены должно быть не менее R т норм = 2,0 м2 × °С/Вт, что выполняется, так как R т у = 2,904 м2 × °С/Вт.