Термічний опір замкнутого повітряного прошарку. Повітряний прошарок Повітряні прошарки в конструкціях, що захищають.
|
Шари, матеріали (Поз. в табл. СП) |
Термічний опір R i = i/l i, м 2 ×°С/Вт |
Теплова інерція D i = R i s i |
Опір паропроникненню R vp,i = i/m i, м 2 ×чПа/мг |
|
|
Внутрішній прикордонний шар | ||||
|
Внутрішня штукатурка із цем.-песч. розчину (227) | ||||
|
Залізобетон(255) | ||||
|
Плити мінераловатні (50) | ||||
|
Повітряний прошарок | ||||
|
Зовнішній екран – керамограніт | ||||
|
Зовнішній прикордонний шар | ||||
|
Разом () |
* – без урахування паропроникності швів екрану
Термічний опір замкнутого повітряного прошарку приймається за таблицею 7 СП.
Приймаємо коефіцієнт теплотехнічної неоднорідності конструкції r= 0,85, тоді R req /r= 3,19/0,85 = 3,75 м 2 ×°С/Вт та необхідна товщина утеплювача
0,045(3,75 – 0,11 – 0,02 – 0,10 – 0,14 – 0,04) = 0,150 м.
Приймаємо товщину утеплювача 3 = 0,15 м = 150 мм (кратно 30 мм), і додаємо в табл. 4.2.
Висновки:
По опору теплопередачі конструкція відповідає нормам, оскільки наведений опір теплопередачі R 0 rвище за необхідне значення R req :
R 0 r=3,760,85 = 3,19> R req= 3,19 м 2 × ° С / Вт.
4.6. Визначення теплового та вологого режиму вентильованого повітряного прошарку
Розрахунок проводимо для умов зимового періоду.
Визначення швидкості руху та температури повітря у прошарку
Чим довше (вище) прошарок, то більше вписувалося швидкість руху повітря та її витрата, отже, і ефективність виносу вологи. З іншого боку, що довше (вище) прошарок, то більша ймовірність неприпустимого влагонакопичення в утеплювачі і екрані.
Відстань між вхідними та вихідними вентиляційними отворами (висоту прошарку) приймаємо рівним Н= 12 м-коду.
Середню температуру повітря у прошарку t 0 попередньо приймаємо як
t 0 = 0,8t ext = 0,8(-9,75) = -7,8°С.
Швидкість руху повітря в прошарку при розташуванні припливних та витяжних отворів на одній стороні будівлі:
де – сума місцевих аеродинамічних опорів перебігу повітря на вході, на поворотах та на виході з прошарку; залежно від конструктивного рішення фасадної системи = 3…7; приймаємо = 6.
Площа перерізу прошарку умовною шириною b= 1 м і прийнятою (у табл. 4.1) товщиною = 0,05 м: F=b = 0,05 м 2 .
Еквівалентний діаметр повітряного прошарку:
Коефіцієнт тепловіддачі поверхні повітряного прошарку a 0 попередньо приймаємо за п. 9.1.2 СП :a 0 = 10,8 Вт/(м 2 ×°С).
(м 2 ×°С)/Вт,
K int = 1/ R 0, int = 1/3,67 = 0,273Вт/(м 2 × ° С).
(м 2 ×°С)/Вт,
K ext = 1/ R 0 ext = 1/0,14 = 7,470 Вт/(м 2 ×°С).
Коефіцієнти
0,35120 + 7,198(-8,9) = -64,72 Вт/м 2 ,
0,351 + 7,198 = 7,470 Вт / (м 2 × ° С).
де з- Питома теплоємність повітря, з= 1000 Дж/(кг×°С).
Середня температура повітря у прошарку відрізняється від прийнятого раніше більш ніж на 5%, тому уточнюємо розрахункові параметри.
Швидкість руху повітря у прошарку:
Щільність повітря у прошарку
Кількість (витрата) повітря, що проходить через прошарок:
Уточнюємо коефіцієнт тепловіддачі поверхні повітряного прошарку:
Вт/(м 2 ×°С).
Опір теплопередачі та коефіцієнт теплопередачі внутрішньої частини стіни:
(м 2 ×°С)/Вт,
K int = 1/ R 0, int = 1/3,86 = 0,259Вт/(м 2 × ° С).
Опір теплопередачі та коефіцієнт теплопередачі зовнішньої частини стіни:
(м 2 ×°С)/Вт,
K ext = 1/ R 0, ext = 1 / 0,36 = 2,777 Вт / (м 2 × ° С).
Коефіцієнти
0,25920 + 2,777(-9,75) = -21,89 Вт/м 2 ,
0,259 + 2,777 = 3,036 Вт / (м 2 × ° С).
Уточнюємо середню температуру повітря у прошарку:
Уточнюємо ще кілька разів середню температуру повітря у прошарку, поки значення на сусідніх ітераціях не відрізнятимуться більш ніж на 5% (табл. 4.6).
Опис:
Огороджувальні конструкції з повітряними прошарками, що вентилюються, давно використовувалися при будівництві будівель. Застосування вентильованих повітряних прошарків мало одну з таких цілей
Теплозахист фасадів з вентильованим повітряним зазором
Частина 1
Залежність максимальної швидкості руху повітря в зазорі від температури зовнішнього повітря різних значенняхтермічних опорів стіни з утеплювачем
Залежність швидкості повітря в повітряному зазорі від температури зовнішнього повітря за різних значень ширини зазору d
Залежність термічного опору повітряного зазору, R еф зазору, від температури зовнішнього повітря при різних значеннях термічного опору стіни, R пр терм. констр.
Залежність ефективного термічного опору повітряного зазору, R еф зазору, від ширини зазору, d, при різних значеннях висоти фасаду, L
На рис. 7 представлені залежності максимальної швидкості повітря в зазорі повітря від температури зовнішнього повітря при різних значеннях висоти фасаду, L, і термічного опору стіни з утеплювачем, R пр терм. констр. , але в рис. 8 – при різних значеннях ширини зазору d.
У всіх випадках швидкість повітря зростає із зниженням температури зовнішнього повітря. Збільшення висоти фасаду вдвічі призводить до незначного підвищення швидкості повітря. Зниження термічного опору стіни призводить до підвищення швидкості повітря, що пояснюється збільшенням потоку теплоти, отже, і температурного перепаду в зазорі. Ширина зазору істотно впливає швидкість повітря, при зменшенні значень d швидкість повітря знижується, що пояснюється підвищенням опору.
На рис. 9 представлені залежності термічного опору повітряного зазору, R еф зазору, від температури зовнішнього повітря при різних значеннях висоти фасаду, L, і термічного опору стіни з утеплювачем, R пр терм. констр. .
Насамперед, слід зазначити слабку залежність R еф зазору від температури зовнішнього повітря. Це легко зрозуміло, т. К. Різниця температури повітря в зазорі і температури зовнішнього повітря і різниця температури внутрішнього повітря і температури повітря в зазорі змінюються практично пропорційно при зміні t н, тому їх відношення, що входить (3), майже не змінюється. Так, при зниженні t н від 0 до -40 ° С R ефект зазору знижується від 0,17 до 0,159 м 2 ° С/Вт. Несуттєво залежить R еф зазору і від термічного опору облицювання, зі збільшенням R пр терм. обл. від 0,06 до 0,14 м 2 °С/Вт значення R еф зазору змінюється від 0,162 до 0,174 м 2 °С/Вт. Цей приклад демонструє неефективність утеплення облицювання фасаду. Зміни значення ефективного термічного опору повітряного зазору в залежності від температури зовнішнього повітря та від термічного опору облицювання є несуттєвими для їх практичного обліку.
На рис. 10 представлені залежності термічного опору повітряного зазору, R еф зазору, від ширини зазору, d при різних значеннях висоти фасаду. Залежність R еф зазору від ширини зазору виражена найвиразніше - при зниженні товщини зазору значення R еф зазору зростає. Це пов'язано зі зменшенням висоти встановлення температури в зазорі x 0 і, відповідно, підвищенням середньої температури повітря в зазорі (рис. 8 і 6). Якщо для інших параметрів залежність слабка, тому відбувається накладення різних процесівчастково гасять один одного, то в даному випадкуцього немає - що тонше зазор, то швидше він прогрівається, і що повільніше рухається повітря в зазорі, то швидше він нагрівається.
Взагалі найбільше значення R еф зазору може бути досягнуто при мінімальному значенні d, максимальному значенні L, максимальному значенні R пр терм. констр. . Так, за d = 0,02 м, L = 20 м, R пр терм. констр. = 3,4 м 2 °С/Вт Обчислене значення R еф зазору становить 0,24 м 2 °С/Вт.
Для розрахунку тепловтрат через огородження більше значення має відносний вплив ефективного термічного опору повітряного зазору, тому що воно визначає, наскільки зменшаться тепловтрати. Незважаючи на те, що найбільше абсолютне значення R еф зазору досягається при максимальному R пр терм. констр. , найбільший впливефективний термічний опір повітряного зазору на тепловтрати надає при мінімальному значенні R пр терм. констр. . Так, при R пр терм. констр. = = 1 м 2 °С/Вт і t н = 0 °С завдяки повітряному зазору тепловтрати знижуються на 14%.
При горизонтально розташованих напрямних, до яких кріпляться облицювальні елементи, при проведенні розрахунків ширину повітряного зазору доцільно приймати рівною найменшій відстані між напрямними і поверхнею теплоізоляції, тому ці ділянки визначають опір руху повітря (рис. 11).
Як показали проведені розрахунки, швидкість руху повітря в зазорі невелика і не перевищує 1 м/с. Розумність прийнятої моделі розрахунку опосередковано підтверджується літературними даними. Так, у роботі наведено короткий оглядрезультатів експериментальних визначень швидкості повітря повітряних зазорах різних фасадів (див. табл.). На жаль, дані, що містяться в статті, неповні і не дозволяють встановити всі характеристики фасадів. Однак вони показують, що швидкість повітря в зазорі близька до значень, отриманих вище розрахунками.
Представлений метод розрахунку температури, швидкості руху повітря та інших параметрів повітряного зазору дозволяє оцінювати ефективність того чи іншого конструктивного заходу з точки зору підвищення експлуатаційних властивостейфасаду. Цей метод можна вдосконалити, насамперед, це має стосуватися обліку впливу зазорів між облицювальними плитами. Як випливає з результатів розрахунків та наведених у літературі експериментальних даних, це вдосконалення не вплине на наведений опір конструкції, проте воно може вплинути на інші параметри.
Література
1. Батиніч Р. Вентильовані фасади будівель: Проблеми будівельної теплофізики, систем забезпечення мікроклімату та енергозбереження у будинках / Зб. доп. IV наук.-практ. конф. М.: НДІСФ, 1999.
2. Єзерський В. А., Монастирьов П. В. Кріпильний каркас вентильованого фасаду та температурне полезовнішньої стіни // Житлове будівництво. 2003. № 10.
4. СНіП II-3-79 *. Будівельна техніка. М: ГУП ЦПП, 1998.
5. Богословський В. Н. Тепловий режим будівлі. М., 1979.
6. Sedlbauer K., Kunzel H. M. Luftkonvektions einflusse auf den Warmedurchgang von belufteten Fassaden mit Mineralwolledammung // WKSB. 1999. Jg. 44. H.43.
Далі буде.
| Список позначень | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
з = 1 005 Дж/(кг °С) - питома теплоємністьповітря d – ширина повітряного зазору, м L - висота фасаду з вентильованим зазором, м n до - середня кількість кронштейнів, що припадають на м 2 стіни, м-1 R про. констр. , R про. обл. - наведені опори теплопередачі частин конструкції від внутрішньої поверхні до повітряного зазору та від повітряного зазору до зовнішньої поверхні конструкції відповідно, м 2 °С/Вт R про пр - наведений опір теплопередачі всієї конструкції, м 2 ° С/Вт R ум. констр. - опір теплопередачі по гладі конструкції (без урахування теплопровідних включень), м 2 °С/Вт R усл о - опір теплопередачі по гладі конструкції, визначається як сума термічних опорів шарів конструкції та опорів тепловіддачі внутрішньої (рівне 1/aв) та зовнішньої (рівне 1/aн) поверхонь R пр СНиП - наведений опір теплопередачі конструкції стіни з утеплювачем, що визначається відповідно до СНиП II-3-79*, м 2 °С/Вт R пр терм. констр. - термічний опір стіни з утеплювачем (від внутрішнього повітря до поверхні утеплювача у повітряному зазорі), м 2 °С/Вт R еф зазору - ефективний термічний опір повітряного зазору, м 2 ° С/Вт Q н - розрахований потік теплоти через неоднорідну конструкцію, Вт Q 0 - потік теплоти через однорідну конструкцію тієї ж площі, Вт q - густина потоку теплоти через конструкцію, Вт/м 2 q 0 - густина потоку теплоти через однорідну конструкцію, Вт/м 2 r - коефіцієнт теплотехнічної однорідності S - площа перерізу кронштейна, м 2 t - температура, °С
Вихідні дані для шарів конструкцій, що захищають;
Як ми вже зазначали для спрощення теплотехнічного розрахунку запроваджено підвищуючий коефіцієнт ( k), який наближає величину розрахункового теплоопору до рекомендованих теплоопорів огороджувальних конструкцій; для надпідвальних та цокольних перекриттів цей коефіцієнт дорівнює 2,0. Необхідне теплоопір розраховуємо виходячи з того, що температура зовнішнього повітря (у підполі) дорівнює; - 10°С. (втім, кожен може поставити ту температуру, яку вважатиме за потрібне для свого конкретного випадку). Вважаємо:
Де Rтр- необхідний теплоопір, Тепер розраховуємо товщину утеплювача з екструдованого пінополістиролу (стиропора).
Деδ ут - товщина шару, що утеплює, м; Висновок;Для того щоб задовольняти пред'явленим вимогам щодо температурному режимуексплуатації будинку, товщина шару, що утеплює. пінополістирольних плит, розташованого в цокольному перекриття підлоги дерев'яних балок(Товщина балок 200 мм) повинна бути не менше 11 см . Оскільки ми спочатку задали завищені параметри, то варіанти може бути такі; це або пиріг із двох шарів 50 мм плит стиропора (мінімум), або пиріг із чотирьох шарів 30 мм плит стиропора (максимум). Будівництво будинків у Московській області: Одним із прийомів, що підвищують теплоізоляційні якості огорож, є влаштування повітряного прошарку. Її використовують у конструкціях зовнішніх стін, перекриттів, вікон, вітражів. У стінах та перекриттях її застосовують і для попередження перезволоження конструкцій. Повітряний прошарок може бути герметичним або вентильованим. Розглянемо теплопередачу герметичноїповітряного прошарку. Термічний опір повітряного прошарку R al не можна визначати як опір теплопровідності шару повітря, тому що перенесення тепла через прошарок при різниці температур на поверхнях відбувається в основному шляхом конвекції та випромінювання (рис.3.14). Кількість тепла, переданого шляхом теплопровідності, мало, оскільки малий коефіцієнт теплопровідності повітря (0,026 Вт/(м·ºС)). У прошарках, в загальному випадку, повітря знаходиться в русі. У вертикальних - він переміщається вгору вздовж теплої поверхніі вниз – уздовж холодної. Має місце конвективний теплообмін, і його інтенсивність зростає зі збільшенням товщини прошарку, оскільки зменшується тертя повітряних струменів об стінки. При передачі тепла конвекцією долається опір прикордонних шарів повітря двох поверхонь, тому для розрахунку цієї кількості тепла коефіцієнт тепловіддачі α до слід зменшити вдвічі. Для опису теплоперенесення спільно конвекцією та теплопровідністю зазвичай вводять коефіцієнт конвективного теплообміну α" до, рівний α" до = 0,5 α до + λ a /δ al , (3.23) де ? a і ? al - коефіцієнт теплопровідності повітря і товщина повітряного прошарку, відповідно. Цей коефіцієнт залежить від геометричної формита розмірів повітряних прошарків, напрямки потоку тепла. Шляхом узагальнення великої кількостіекспериментальних даних з урахуванням теорії подоби М.А.Михеев встановив певні закономірності для α" до. У таблиці 3.5 як приклад наведено значення коефіцієнтів α" до, розраховані їм при середній температурі повітря у вертикальному прошарку t = + 10º С. Таблиця 3.5 Коефіцієнти конвективного теплообміну у вертикальному повітряному прошарку Коефіцієнт конвективного теплообміну в горизонтальних повітряних прошарках залежить від напрямку теплового потоку. Якщо верхня поверхнянагріта більше, ніж нижня, руху повітря майже не буде, оскільки тепле повітрязосереджений угорі, а холодний – унизу. Тому досить точно виконуватиметься рівність α" до = a /δ al . Отже, конвективний теплообмін суттєво зменшується, а термічний опір прошарку збільшується. Горизонтальні повітряні прошарки ефективні, наприклад, при їх використанні в утеплених цокольних перекриттяхнад холодними підпіллями, де тепловий потік спрямований зверху донизу. Якщо потік тепла спрямований знизу вгору, виникають висхідні і низхідні потоки повітря. Передача тепла конвекцією відіграє істотну роль, і значення α" зростає. Для обліку дії теплового випромінювання вводиться коефіцієнт променистого теплообміну л (Глава 2, п.2.5). Користуючись формулами (2.13), (2.17), (2.18) визначимо коефіцієнт теплообміну випромінюванням α л повітряному прошарку між конструктивними шарами цегляної кладки. Температури поверхонь: t 1 = + 15 ºС, t 2 = + 5 ºС; ступінь чорноти цегли: ε 1 = ε 2 = 0,9. За формулою (2.13) знайдемо, що = 0,82. Температурний коефіцієнтθ = 0,91. Тоді α л = 0,82∙5,7∙0,91 = 4,25 Вт/(м 2 ·ºС). Величина ? обох поверхонь, наприклад, алюмінієвою фольгою(Так зване «армування»). Таке покриття зазвичай влаштовують на теплій поверхні, щоб уникнути конденсації вологи, що погіршує відбивні властивості фольги. "Армування" поверхні зменшує променистий потік приблизно в 10 разів. Термічний опір герметичного повітряного прошарку при постійній різниці температур на його поверхнях визначається за формулою Таблиця 3.6 Термічний опір замкнутих повітряних прошарків
Значення R al для замкнутих плоских повітряних прошарків наведено у таблиці 3.6. До них можна віднести, наприклад, прошарки між шарами із щільного бетону, який практично не пропускає повітря. Експериментально показано, що в цегляну кладкупри недостатньому заповненні швів між цеглою розчином має місце порушення герметичності, тобто проникнення зовнішнього повітря в прошарок і різке зниження опору теплопередачі. При покритті однієї або обох поверхонь прошарку алюмінієвою фольгою його термічний опір слід збільшувати вдвічі. В даний час широке розповсюдженняотримали стіни з вентильованоїповітряним прошарком (стіни з вентильованим фасадом). Навісний вентильований фасад – це конструкція, що складається з матеріалів облицювання та підлицювальної конструкції, яка кріпиться до стіни таким чином, щоб між захисно-декоративним облицюванням та стіною залишався повітряний проміжок. Для додаткового утепленнязовнішніх конструкцій між стіною та облицюванням встановлюється теплоізоляційний шар, так що вентиляційний зазорзалишається між облицюванням та теплоізоляцією. Схема конструкції вентильованого фасаду показано на рис.3.15. Відповідно до СП 23-101 товщина повітряного прошарку має бути в межах від 60 до 150 мм. Шари конструкції, розташовані між повітряним прошарком та зовнішньою поверхнею, у теплотехнічному розрахунку не враховуються.Отже, термічний опір зовнішнього облицюванняне входить у опір теплопередачі стіни, що визначається за формулою (3.6). Як зазначалося в п.2.5, коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні огороджувальної конструкції з вентильованими повітряними прошарками ext для холодного періоду становить 10,8 Вт/(м 2 · ºС). Конструкція вентильованого фасаду має низку істотних переваг. У п.3.2 порівнювалися розподіли температур у холодний період у двошарових стінах із внутрішнім та зовнішнім розташуванням утеплювача (рис.3.4). Стіна із зовнішнім утепленням є більш
«теплий», так як основний перепад температур відбувається в теплоізоляційному шарі. Не відбувається утворення конденсату всередині стіни, не погіршуються її теплозахисні властивості, не потрібно додаткової пароізоляції (розділ 5). Повітряний потік, що виникає в прошарку через перепад тиску, сприяє випару вологи з поверхні утеплювача. Слід зазначити, що значною помилкою є застосування пароізоляції на зовнішній поверхні теплоізоляційного шару, оскільки вона перешкоджає вільному відводу водяної пари назовні.
Примітка. При обклеюванні однієї або обох поверхонь повітряного прошарку алюмінієвою фольгою термічний опір слід збільшувати у 2 рази. Додаток 5* Схеми теплопровідних включень в огороджувальних конструкціяхДодаток 6* (Довідкова) Наведений опір теплопередачі вікон, балконних дверей та ліхтарів
* у сталевих палітурках Примітки: 1. До м'яких селективних покриттів скла відносять покриття з тепловою емісією менше 0,15, до твердих - більше 0,15. 2. Значення наведених опорів теплопередачі заповнень світлових отворів дано для випадків, коли відношення площі скління до площі заповнення світлового отвору дорівнює 0,75. Значення наведених опорів теплопередачі, зазначені в таблиці, допускається застосовувати як розрахункові у разі відсутності таких значень у стандартах або технічних умовна конструкції чи не підтверджених результатами випробувань. 3. Температура внутрішньої поверхніконструктивних елементів вікон будівель (крім виробничих) має бути не нижчим за 3 °С при розрахунковій температурі зовнішнього повітря.
Схожі статті
Обговорюють:
2024 parki48.ru. Будуємо каркасний будинок. Ландшафтний дизайн. Будівництво. Фундамент. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
