4. Расчет ограждающей конструкции на теплоустойчивость в теплый период года.

Так как среднемесечная температура июля в г. Волгоград превышает 21⁰С ( t^ср = 22,9⁰С), проверим на теплоустойчивость многослойную конструкцию.

Основным условием проверки ограждающих конструкций на теплоустойчивость является:

A_в ≤ А_в^тр, то есть амплитуда колебаний температуры на внутренней поверхности конструкции при колебаниях теплового потока не должна превышать требуемого по санитарно гигиеническим нормам значения амплитуды, определяемого по формуле:

А_в^тр = 2,5 – 0,1 (t_н – 21);

где t_н – среднемесячная температура наружного воздуха за июль, ⁰С принимаемая согласно СНиП 2.01.01 – 82

А_в^тр = 2,5 – 0,1 (22,9 – 21) = 2,31⁰ C

Амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции A_в определяют по формуле:

A_в = А_tн^расч / v ;

где А_tн^расч - расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха ⁰С,

v – величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции.

Расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха определяется по формуле:

А_tн^расч = 0,5 A_tн + ( p(I_max – I_ср) / _н)= 0,520,8+ ( 0,6(764 – 184) / 27,80) = 22,92⁰C

где A_tн – максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле, ⁰С, принимаемая согласно СНиП 2.01.01 – 82 (A_tн = 20,8⁰C);

p – коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемой по приложению 7 СНиП 2-3-79* (для силикатного кирпича p = 0,6;

I_max , I_ср – соответственно максимальное и среднее значение суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной), для наружных стен – как для вертикальных поверхностей западной ориентации (для с.ш. 48⁰ I_max = 764 Вт/м²; I_ср = 184 Вт/м²)

_н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, по летним условиям, определяемый по формуле:

;

V – минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, повторяемость которых составляет 16% и более, принимаемая согласно СНиП 2.01.01 – 82

(V = 3,6 м/c)

Величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха находя по формуле:

;

где e – основание натуральных логарифмов, e = 2,718

D – тепловая инерция ограждающей конструкции, определяемая по формуле:

D = R₁ S₁ + R₂ S₂ +…+ R_n S_n;

где R – термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции,

S – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев конструкции, принимаемые по приложению 3 СНиП 2-3-79*

1 слой: S₁ = 9,60 Вт / м^{2 0}С; R₁ =0,02 / 0,93 =0,021 м^{2 0}С / Вт; D₁ = 0,2

2 слой: S₂ = 9,77 Вт / м^{2 0}С; R₂ = 0,25 / 0,87 =0,287 м^{2 0}С / Вт; D₂ = 2,8

3 слой: S₃ = 0,42 Вт / м^{2 0}С; R₃ = 0,25 / 0,06 = 4,167 м^{2 0}С / Вт; D₃ = 1,75

4слой: S₄ = 9,77 Вт / м^{2 0}С; R₄ = 0,12 / 0,87 = 0,138 м^{2 0}С / Вт; D₄ = 1,35

Общая величина тепловой инерции: D = 6,1

Определим коэффициенты теплоусвоения наружных поверхностей слоев:

Т.к D₂  1; D₃  1 и D₄  1 , то Y₂ = S₂ = 9,77; Y₃ = S₃ = 0,42; Y₄ = S₄ = 9,77

Т.к. D₁  1, то Y₁ определим по формуле:

Величина затухания:

Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности панели составит:

A_в = 22,92 / 397 = 0,06⁰С

Что во много раз меньше требуемого значения (А_в^тр = 2,31⁰ C), следовательно стеновая панель отвечает требованиям норм по теплоустойчивости конструкции в теплый период года.

5. Определение возможности образования конденсата в толще стены.

Для проверки конструкции на наличие зоны конденсации внутри стены определяем сопротивление паропроницанию стены:

 - коэффициент паропроницания принимаемый по приложению 3 СНиП II-3-79*, для каждого отдельного слоя ограждающей конструкции:

1 - Штукатурка на цементно-песчаном растворе

₁ = 0,09 мг/(мчПа)

2,4 - Кладка из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе

₂ = 0,11 мг/(мчПа)

3 - Пенополистирольные плиты плотностью 150кг/м³

₃ = 0,05 мг/(мчПа)

Определяем парциальное давление водяного пара (e) внутри и снаружи стены:

e = E,

где E – давление насыщенного пара при определенной температуре, определяемая по таблице С.2, СП23-101-2004;

 - относительная влажность воздуха в %, для зимнего периода, определяемая по СНиП 2.01.01-82;

- для внутреннего воздуха (при t_в = 20⁰C, E_в = 2338Па, _в = 55%):

e_в = 23380,55 = 1286Па

- для наружнего воздуха (при t_н = -26⁰C, E_н = 57Па, _в = 86%):

e_н = 570,86 = 49Па

По найденным температурам в толще ограждающей конструкции определим значения максимального парциального давления водяного пара:

_1-2 = 18,69⁰С, E_1-2 = 2156Па

_2-3 = 15,92⁰С, E_2-3 = 1807Па

_3-4 = - 24,25⁰С, E_3-4 = 67Па

Рассчитаем действительные парциальные давления водяного пара на границах слоев по формуле:

где R_i-1 – сумма сопротивлений паропроницанию предыдущих слоев до расчетной точки;

R₀ – общее сопротивление паропроницанию конструкции;

Вывод: При сравнении величин давлении насыщенного пара и действительных величин парциального давления видим, что графики пересекаются в двух точках, что сведетельствует о наличии зоны конденсации в конструкции.