Главная > Мособлгаз > Коэффициент неоднородности ограждающей конструкции таблица. Приближенные инженерные методы. Определение коэффициента теплотехнической однородности ограждающих конструкций


Коэффициент неоднородности ограждающей конструкции таблица. Приближенные инженерные методы. Определение коэффициента теплотехнической однородности ограждающих конструкций




Описание:

В ряде случаев* удельное потребление тепловой энергии в старых панельных зданиях и современных монолитно-каркасных домах с двухслойными стенами из газобетона и лицевого кирпича практически не отличается. Одна из причин этого явления состоит в том, что конструкции двухслойных стен зачастую переоценены с точки зрения их теплозащитных параметров.

А. С. Горшков , канд. техн. наук, директор научно-учебного центра «Мониторинг и реабилитация природных систем» ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

П. П. Рымкевич , канд. физ.-мат. наук, профессор кафедры физики ФГКВОУ ВПО «Военно-космическая академия им. А. Ф. Можайского»

Н. И. Ватин , доктор техн. наук, профессор, директор Инженерно-строительного института ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

В ряде случаев * удельное потребление тепловой энергии в старых панельных зданиях и современных монолитно-каркасных домах с двухслойными стенами из газобетона и лицевого кирпича практически не отличается. Одна из причин этого явления состоит в том, что конструкции двухслойных стен зачастую переоценены с точки зрения их теплозащитных параметров. Поэтому был проведен расчет приведенного сопротивления теплопередаче двухслойной стеновой конструкции, показавший, что ее теплотехнические характеристики не соответствуют не только требуемым, но и минимально допустимым нормативным требованиям. На стадии проектирования для данного конструктивного решения обычно закладывают коэффициент теплотехнической однородности 0,9, который для многих случаев является завышенным. Кроме того, проектировщики пользуются необоснованными значениями теплопроводности газобетона.

В настоящее время в практике проектирования и строительства зданий с монолитным железобетонным каркасом и поэтажным опиранием наружных стен на монолитные или сборно-монолитные железобетонные перекрытия одним из наиболее распространенных вариантов заполнения наружной теплозащитной оболочки является конструктивное решение стены, состоящее из двух слоев (рис. 1):
– внутреннего ненесущего слоя, выполненного кладкой из газобетонных блоков толщиной 300–400 мм в зависимости от региона строительства и его климатических параметров;
– наружного облицовочного слоя из лицевого кирпича толщиной в один или два кирпича.

Описание конструкции стенового ограждения

В рассматриваемом конструктивном решении внутренний слой стенового ограждения выполняет функцию теплоизоляции, наружный – функцию защиты от внешних климатических воздействий, обеспечивает требуемую долговечность фасадов и формирует архитектурный облик здания. Считается, что данное конструктивное решение удовлетворяет требованиям тепловой защиты для большинства регионов Российской Федерации.
В Санкт-Петербурге традиционным решением является стеновое ограждение, в котором толщина газобетонного слоя составляет 375 мм (рис. 1а).

Нормативные требования

В СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий» (далее – СНиП 23-02) для зданий установлены три показателя тепловой защиты:
а) отдельных элементов ограждающих конструкций здания;
б) санитарно-гигиенический, включающий температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций и температуру на внутренней поверхности выше температуры точки росы;
в) удельный расход тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьировать величины теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно-планировочных решений здания и выбора систем поддержания микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя.

Приведенное сопротивление теплопередаче R r 0 ограждающих конструкций следует принимать не менее нормируемых значений 1 R req , определяемых 2 в зависимости от градусо-суток отопительного периода (далее – ГСОП) района строительства.

ГСОП для жилых зданий, расположенных на территории Санкт-Петербурга, составляют 3 4 796 °C сут, а нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче для наружных стен жилых зданий составляет 4 3,08 м 2 °C/Вт. При этом допускается 5 снижение нормируемого значения приведенного сопротивления теплопередаче для стен жилых и общественных зданий на 37 % при выполнении требования СНИП 23-02 (п. 5.1).

Таким образом, применительно к рассматриваемому случаю минимально допустимое значение приведенного сопротивления теплопередаче для наружных стен жилых зданий, проектируемых на территории Санкт-Петербурга, не должно быть ниже 6 R min = 1,94 м 2 °C/Вт.

Цель и задачи исследования

Приведенное сопротивление теплопередаче R r 0 для наружных стен следует рассчитывать для фасада здания либо для одного промежуточного этажа с учетом откосов проемов без учета их заполнений 7 . Рассмотрим на конкретном примере, как выполняется это требование на практике.

Для этого произведем расчет приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен промежуточного этажа типового многоквартирного жилого здания с конструктивной монолитно-каркасной схемой и двухслойными наружными стенами (рис. 1) и сравним полученное значение с нормируемым R req и минимально допустимым R min значениями приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен жилого многоквартирного здания.

Исходные данные для теплотехнического расчета

Район строительства – Санкт-Петербург.
Назначение здания – жилое.
Расчетная температура: внутреннего воздуха t в = 20 °С; наружного воздуха t н = –26 °С.
Зона влажности – влажная.
Влажностный режим помещений здания – нормальный.
Условия эксплуатации ограждающих конструкций – «Б».

Теплотехнические характеристики материалов, применяемых в составе стенового ограждения:
– цементно-песчаный раствор γ о = 1 800 кг/м 3 , λ Б = 0,93 Вт/(м °С);
– кирпичная кладка из обыкновенного глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе γ о = 1 800 кг/м 3 , λ Б = 0,80 Вт/(м °С);
– кладка из стеновых неармированных блоков из автоклавного газобетона плотностью γ о = 400 кг/м 3 , λ Б = 0,14 Вт/(м °С).

Граничные условия:
Расчетный коэффициент теплоотдачи:
– внутренней поверхности стены α int = 8,7 Вт/(м 2 °С);
– оконных блоков α int = 8 Вт/(м 2 °С);
– наружной поверхности стен, окон α ext = 23 Вт/(м 2 °С).

Расчетные схемы фрагментов наружных стен представлены на рис. 2.

Результаты расчета

Приведенное сопротивление теплопередаче рассматриваемых фрагментов теплозащитной оболочки здания вычислено на основе расчета температурных полей. Сущность метода заключается в моделировании стационарного процесса теплопередачи через ограждающие конструкции зданий с использованием компьютерных программ 8 . Метод предназначен для оценки температурного режима и расчета приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций зданий или их фрагментов с учетом геометрической формы, расположения и характеристик конструктивных и теплоизоляционных слоев, температур окружающего воздуха, коэффициентов теплоотдачи поверхностей.

Величина приведенного сопротивления теплопередаче среднего промежуточного этажа R r 0 определена на основании расчета приведенного сопротивления ряда участков (фрагментов) R r 0,i с учетом потерь тепла через торцы плит перекрытий, откосы оконных проемов и балконных дверей (см. таблицу), в частности следующих фрагментов:
– глухой стены без проемов, размеры: по высоте – высота этажа h = 3,0 м, по ширине – 1,2 м (рис. 2а);
– стены с оконными проемами, размеры: по высоте – высота этажа h = 3,0 м, по ширине – расстояние между осями оконных проемов (рис. 2б);
– стены с балконной дверью, размеры: по высоте – высота этажа h = 3,0 м, по ширине – расстояние между осями простенков (рис. 2в).

Приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен среднего промежуточного этажа многоквартирного жилого дома R r 0 с учетом площадей участков стен по фасадам здания, рассчитанное по формуле (1) (см. Расчетные формулы), составляет 1,81 м 2 °C/Вт.

Рассчитав условное (без учета влияния теплопроводных включений на теплотехническую однородность стен) сопротивление теплопередаче R 0 рассматриваемого конструктивного решения (формула (2), Расчетные формулы), получим 2,99 м 2 °C/Вт.

Отсюда коэффициент теплотехнической однородности r , рассматриваемый в примере наружной стены типового промежуточного этажа с учетом откосов проемов без учета их заполнений, будет равен 0, 61 (формула (3), Расчетные формулы).

Что влияет на коэффициент теплотехнической неоднородности?

В для аналогичного конструктивного решения получено еще более низкое расчетное значение коэффициента теплотехнической однородности r = 0,48.

Различия в коэффициентах теплотехнической однородности могут быть обусловлены различиями использованных в проекте конструктивных решений, количественного и качественного состава теплопроводных включений. Также теплотехническая неоднородность стеновой конструкции зависит от качества монтажа.

В частности, в отмечено, что по результатам съемки 15 термограмм измеренное в натурных условиях сопротивление теплопередаче двухслойной наружной стены составило 1,3–1,5 м 2 °C/Вт (при условном сопротивлении теплопередаче стенового ограждения R 0 = 3,92 м 2 °C/Вт). Получается, что фактический коэффициент теплотехнической однородности может оказаться еще меньше расчетного значения и составлять согласно r = (1,3÷1,5) / 3,92 = 0,33÷0,38.

В качестве одной из возможных причин выявленного несоответствия в отмечается некачественное строительство, обусловленное поступлением на строительную площадку блоков неправильной формы. Действительно, наличие трещин, разломов, выбоин и иных дефектов изделий может приводить к перерасходу строительного раствора , который выступает в качестве дополнительного теплопроводного включения, не учитываемого при расчете.

Следует отметить, что фактическая влажность изделий из газобетона в начальный период эксплуатации может значительно превышать расчетную . В этой связи теплопроводность изделий из газобетона может оказываться выше по сравнению с принятыми в проекте расчетными значениями, т. к. теплопроводность материала зависит от массового содержания влаги.

Исходя из полученных расчетов, сформулируем следующие выводы:

  • Приведенное сопротивление теплопередаче R r 0 двухслойной стеновой конструкции, состоящей из внутреннего самонесущего слоя из газобетонных стеновых неармированных блоков марки по плотности D400 и наружного облицовочного слоя из лицевого керамического кирпича толщиной 120 мм, вычисленное на основе расчета температурных полей для типового промежуточного этажа многоквартирного жилого здания, составляет 1,81 м 2 °С/Вт.
  • Конструкция рассмотренного стенового ограждения (рис. 1) не удовлетворяет нормативным требованиям по тепловой защите (R req = 3,08 м 2 °С/Вт).
  • Конструкция стенового ограждения (рис. 1) не удовлетворяет минимально допустимым требованиям по тепловой защите (R min = 1,94 м 2 °С/Вт).
  • Коэффициент теплотехнической однородности r конструкции наружной стены, выполненной кладкой из газобетонных блоков марки по плотности D400 с облицовочным слоем из лицевого кирпича, не превышает 0,61.
  • Фактическое значение коэффициента теплотехнической однородности рассматриваемого конструктивного решения, с учетом качества доставленных на объект изделий и качества их монтажа, может оказаться существенно меньшим по сравнению с расчетным значением.
  • Для обеспечения нормативных требований к уровню тепловой защиты наружных стен зданий в составе стенового ограждения (рис. 1) следует либо увеличивать толщину газобетонных блоков в составе двухслойной стеновой конструкции, либо использовать промежуточный слой из теплоизоляционных материалов с расчетной теплопроводностью не более 0,05 Вт/м °C. Слой теплоизоляции следует располагать между газобетонным и лицевым (облицовочным) слоями.
  • Во всех случаях для эффективного удаления влаги из состава стенового ограждения между слоем теплоизоляции и лицевым кирпичом следует предусматривать вентилируемый зазор, эффективное сечение которого (толщина) должно определяться расчетом.

Литература

  1. Кривошеин А. Д., Федоров С. В. К вопросу о расчете приведенного сопротивления теплопередаче // Инженерно-строительный журнал. 2010. № 8.
  2. Кривошеин А. Д., Федоров С. В. Руководство пользователя программным комплексом «TEMPER» по расчету температурных полей ограждающих конструкций зданий. Омск: СибАДИ, 1997.
  3. Соколов Н. А., Горшков А. С. Теплопроводность строительных материалов и изделий: уровень гармонизации российских и европейских строительных стандартов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2014. № 6 (185).
  4. Гагарин В. Г. Теплофизические проблемы современных стеновых ограждающих конструкций многоэтажных зданий // Academia. Архитектура и строительство. 2009. № 5.
  5. Немова Д. В., Спиридонова Т. И., Куражова В. Г. Неизвестные свойства известного материала // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2012. № 1.

* Данные по величине фактического энергопотребления жилых зданий разных лет постройки были собраны и проанализированы авторами статьи. – Прим. ред..

1 В соответствии с требованиями СНиП 23-02 (п. 5.3).

2 Согласно СНиП 23-02, таблица 4.

3 Согласно требованиям РМД 23-16–2012 «Санкт-Петербург. Рекомендации по обеспечению энергетической эффективности жилых и общественных зданий», таблица 3.

4 Там же, таблица 9.

5 Согласно требованиям СНиП 23-02, п. 5.13.

6 См. СНиП 23-02, формула (8).

7 Согласно требованиям СНИП 23-02, п. 5.6.

8 В нашем случае расчет выполнен с использованием программного комплекса TEMPER 3D .

Расчет коэффициента теплотехнической однородности ограждающих конструкций по табличным значениям

  1. 1. Расчет коэффициента теплотехнической однородности r по формуле (2.7)
  2. Таблица Б.1
  3. Таблица для определения коэффициента ki
  4. 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,5 2 2 1,02 1,01 1,01 1,01 1 1 1 1 5 1,16 1,11 1,07 1,05 1,04 1,03 1,02 1,01 10 1,33 1,25 1,15 1,1 1,08 1,06 1,04 1,03 30 1,63 1,47 1,27 1,18 1,14 1,11 1,07 1,05 10 - 40 2,65 2,2 1,77 1,6 1,55 - - - 2 1,02 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1 5 1,12 1,08 1,05 1,04 1,03 1,03 1,02 1,01 10 1,18 1,13 1,07 1,05 1,04 1,04 1,03 1,02 30 1,21 1,16 1,1 1,07 1,05 1,04 1,03 1,02 2 1,05 1,04 1,03 1,02 1,01 1,01 1,01 1,01 5 1,28 1,21 1,13 1,09 1,07 1,06 1,04 1,03 10 1,42 1,34 1,22 1,14 1,11 1,09 1,07 1,05 30 1,62 1,49 1,3 1,19 1,14 1,12 1,09 1,06 2 1,06 1,04 1,03 1,02 1,02 1,01 1,01 1,01 5 1,25 1,2 1,14 1,1 1,08 1,07 1,05 1,03 10 1,53 1,42 1,25 1,16 1,12 1,11 1,08 1,05 30 1,85 1,65 1,38 1,24 1,18 1,15 1,11 1,08 2 1,03 1,02 1,02 1,01 1,01 1,01 1 1 5 1,12 1,10 1,07 1,05 1,04 1,03 1,02 1,01 10 1,2 1,16 1,1 1,07 1,06 1,05 1,03 1,02 30 1,28 1,22 1,14 1,09 1,07 1,06 1,04 1,03 5 1,32 1,25 1,17 1,13 1,1 1,08 1,06 1,04 10 1,54 1,42 1,27 1,19 1,14 1,12 1,09 1,06 30 1,79 1,61 1,38 1,26 1,19 1,16 1,12 1,08 2 1,07 1,05 1,04 1,03 1,02 1,02 1,01 1,01 5 1,36 1,28 1,18 1,14 1,11 1,09 1,07 1,05 10 1,64 1,51 1,33 1,23 1,18 1,15 1,11 1,08 30 2,05 1,82 1,5 1,33 1,25 1,21 1,16 1,11
    Схема теплопроводного включения λm / λ Коэффициент ki при α / δ
    I
    II
    III при c / δ 0,25
    0,5
    0,75
    IV при c / δ 0,25
    0,5
    0,75

  5. Таблица Б.2
  6. Таблица для определения коэффициента ψ
  7. 0,25 0,5 1 2 5 10 20 50 150 0,024 0,041 0,066 0,093 0,121 0,137 0,147 0,155 0,19 - - - 0,09 0,231 0,43 0,665 1,254 2,491 0,25 0,016 0,02 0,023 0,026 0,028 0,029 0,03 0,03 0,031 0,5 0,036 0,054 0,072 0,083 0,096 0,102 0,107 0,109 0,11 0,75 0,044 0,066 0,095 0,122 0,146 0,161 0,168 0,178 0,194 0,25 0,015 0,02 0,024 0,026 0,029 0,031 0,033 0,039 0,048 0,5 0,037 0,056 0,076 0,09 0,103 0,12 0,128 0,136 0,15 0,75 0,041 0,067 0,01 0,13 0,16 0,176 0,188 0,205 0,22
    Схема теплопроводно го включения Значения коэффициента ψ при αλt / δisol λisol
    I
    IIб
    III при c / δ
    IV при c / δ

    8. Примечание. Обозначения и схемы приняты по прил. 5* СНиП II-3-79* (изд. 1998 г.)

  8. Пример расчета
  9. Определить приведенное сопротивление теплопередаче панели с эффективным утеплителем (пенополистирол) и стальными обшивками общественного здания.
  10. А. Исходные данные
  11. Размеры панели 6×2 м. Конструктивные и теплотехнические характеристики панели:
  12. толщина стальных обшивок 0,001 м, коэффициент теплопроводности λ = 58 Вт/(м · °С), толщина пенополистирольного утеплителя 0,2 м, коэффициент теплопроводности 0,04 Вт/(м · °С).
  13. Отбортовка листового материала вдоль протяженных сторон панели приводит к образованию теплопроводного включения типа IIб (прил. 5* СНиП II-3-79* (изд. 1998 г.)), имеющего ширину a = 0,002 м.
  14. Б. Порядок расчета
  15. Сопротивления теплопередаче вдали от включения Rocon и по теплопроводному включению Ro′:
  16. Rocon = 1 / 8,7 + 2(0,001 / 58) + 0,2 / 0,04 + 1 / 23 = 5,16 м2 · °С/Вт;
  17. Ro′ = 1 / 8,7 + (2 · 0,001 + 0,2) / 58 + 1 / 23 = 0,162 м2 · °С.
  18. Значение безразмерного параметра теплопроводного включения для табл. Б.2
  19. aλt / δisolλisol = 0002 · 58 / (0,2 · 0,04) = 14,5
  20. По табл. Б.2 по интерполяции определяем величину ψ
  21. ψ = 0,43 + [(0,665 - 0,665) · 4,5] / 10 = 0,536
  22. Коэффициент ki по формуле (2.8)
  23. ki = 1 + 0,536 = 52,94
  24. Коэффициент теплотехнической однородности панели по формуле (2.7)
  25. r = 1 / { 0,002 · 6 · 52,94} = 0,593
  26. Приведенное сопротивление теплопередаче по формуле (2.6)
  27. Ror = 0,593 · 5,16 = 3,06 м2 · °С/Вт.
  28. 2. Расчет коэффициента теплотехнической однородности r по формуле (2.9)
  29. Таблица Б.3
  30. Таблица для определения коэффициента влияния fi
  31. Вид теплопроводного включения 10 20 Rcm / Rkcon: 1 и более - 0,07 0,12 0,9 - 0,14 0,17 0,8 0,01 0,17 0,19 0,7 0,02 0,24 0,26 0,6 0,03 0,31 0,34 0,5 0,04 0,38 0,41 0,4 0,05 0,45 0,48 0,3 0,06 0,52 0,55 Оконные откосы 20 мм δF′ / δw′: 0,2 0,67 0,3 0,62 0,4 0,55 0,5 0,48 0,6 0,41 0,7 0,35 0,8 0,28 Утолщение внутреннего железобетонного слоя Ry / Rkcon: 0,9 - 0,8 - 0,7 - 0,6 - 0,5 - Гибкие связи диаметром, мм: 4 - 6 - 8 - 10 - 12 - 14 - 16 - 18 - 20 -
    Коэффициент влияния fi
    Стыки без примыкания внутренних ограждений с примыканием внутренних ограждений
    без ребер с ребрами толщиной, мм
    -
    0,1
    0,13
    0,2
    0,27
    0,33
    0,39
    0,45
    без ребер с ребрами толщиной
    10 мм
    0,45 0,58
    0,41 0,54
    0,35 0,47
    0,29 0,41
    0,23 0,34
    0,17 0,28
    0,11 0,21
    0,02 -
    0,12 -
    0,28 -
    0,51 -
    0,78 -
    0,05 -
    0,1 -
    0,16 -
    0,21 -
    0,25 -
    0,33 -
    0,43 -
    0,54 -
    0,67 -

    32. Примечания:
    1. В таблице приведены Rkcon, Rcm, Ry - термические сопротивления, м2 · °С/Вт, соответственно панели вне теплопроводного включения, стыка, утолщения внутреннего железобетонного слоя, определяемые по формуле (2.2); δF′ и δw′ - расстояния, м, от продольной оси оконной коробки до ее края и до внутренней поверхности панели.
    2. Промежуточные значения следует определять интерполяцией.

  32. Пример расчета
  33. Определить приведенное сопротивление теплопередаче Ror одномодульной трехслойной железобетонной панели на гибких связях с оконным проемом крупнопанельного жилого дома серии III.
  34. А. Исходные данные
  35. Панель толщиной 300 мм содержит наружный и внутренний железобетонные слои, которые соединены между собой двумя подвесками (в простенках), подкосом, расположенным в нижней зоне подоконного участка, и распорками: 10 - у горизонтальных стыков и 2 - в зоне оконного откоса (рис. Б.1).
  36. Рис. Б.1. Конструкция трехслойной панели на гибких связях
  37. 1 - распорки; 2 - петля; 3 - подвески; 4 - бетонные утолщения (δ = 75 мм внутреннего железобетонного слоя); 5 - подкос
  38. В табл. Б.4 приведены расчетные параметры панели.
  39. В зоне подвесок и петель внутренний бетонный слой имеет утолщения, заменяющие часть слоя утеплителя.
  40. Таблица Б.4
  41. Б. Порядок расчета
  42. Конструкция ограждения содержит следующие теплопроводные включения: горизонтальные и вертикальные стыки, оконные откосы, утолщения внутреннего железобетонного слоя и гибкие связи (подвески, подкос, распорки).
  43. Для определения коэффициента влияния отдельных теплопроводных включений предварительно рассчитаем по формуле (2.2) термические сопротивления отдельных участков панели:
  44. в зоне утолщения внутреннего железобетонного слоя
  45. Ry = 0,175 / 2,04 + 0,06 / 0,042 + 0,065 / 2,04 = 1,546 м2 · °С/Вт;
  46. по горизонтальному стыку
  47. Rjng = 0,1 / 2,04 + 0,135 / 0,047 + 0,065 / 2,04 = 2,95 м2 · °С/Вт;
  48. по вертикальному стыку
  49. Rjnv = 0,175 / 2,04 + 0,06 / 0,047 + 0,065 / 2,04 = 1,394 м2 · °С/Вт;
  50. термическое сопротивление панели вдали от теплопроводных включений
  51. Rkcon = 0,1 / 2,04 + 0,135 / 0,042 + 0,065 / 2,04 = 3,295 м2 · °С/Вт.
  52. Условное сопротивление теплопередаче вдали от теплопроводных включений
  53. Rocon = 1 / 8,7 + 3,295 + 1 / 23 = 3,453 м2 · °С/Вт.
  54. Так как панель имеет вертикальную ось симметрии, то определение последующих величин осуществляем для половины панели:
  55. Определим площадь половины панели без учета проема окна
  56. Ao = 0,5 · (2,8 · 2,7 - 1,48 · 1,51) = 2,66 м2.
  57. Толщина панели δw = 0,3 м.
  58. Определим площадь зон влияния Ai и коэффициент fi для каждого теплопроводного включения панели:
  59. для горизонтального стыка
  60. Rjng / Rkcon = 2,95 / 3,295 = 0,895
  61. По табл. Б.3 fi = 0,1. Площадь зоны влияния по формуле (2.10)
  62. Ai = 0,3 · 2 · 1,25 = 0,75 м2;
  63. для вертикального стыка
  64. Rjnv / Rkcon = 1,394 / 3,295 = 0,423
  65. По табл. Б.3 fi = 0,375. Площадь зоны влияния по формуле (2.10)
  66. Ai = 0,3 · 2,8 = 0,84 м2.
  67. для оконных откосов при δF′ = 0,065 м и δw′ = 0,18 м, по табл. Б.3 fi = 0,374. Площадь зоны влияния половины оконного проема с учетом угловых участков определяется по формуле (2.11)
  68. Ai = 0,5 · = 1,069 м2;
  69. для бетонных утолщений внутреннего железобетонного слоя в зоне подвески и петли при Ry′ / Rkcon = 1,546 / 3,295 = 0,469, по табл. Б.3 fi = 0,78. Суммарную площадь зоны влияния утолщений подвески и петли находим по формуле (2.12)
  70. Ai = (0,6 + 2 · 0,3)(0,47 + 0,1) + (0,2 + 0,3 + 0,1)(0,42 + 0,3 + 0,075) = 1,161 м2;
  71. для подвески (диаметр стержня 8 мм) по табл. Г.3 fi = 0,16, площадь зовы влияния по формуле (2.12)
  72. Ai = (0,13 + 0,3 + 0,14)(0,4 + 2 · 0,3) = 0,57 м2;
  73. для подкоса (диаметр стержня 8 мм) по табл. Б.3 fi = 0,16, по формуле (2.12)
  74. Ai = (0,13 + 0,3)(0,22 + 0,3 + 0,09) = 0,227 м2.
  75. для распорок (диаметр стержня 4 мм) по табл. Б.3 fi = 0,05.
  76. При определении суммарной площади зоны влияния пяти распорок следует учитывать, что ширина зоны влияния со стороны стыка ограничена краем панели и составляет 0,09 м. По формуле (2.13):
  77. Ai = 5(0,3 + 0,3)(0,3 + 0,09) = 1,17 м2.
  78. Рассчитаем r по формуле (2.9)
  79. r = 1 / {1 + · (0,84 · 0,375 + 0,75 · 0,1 + 1,069 · 0,374 + 1,161 · 0,78 + 0,57 · 0,16 + 0,227 · 0,16 + 1,17 · 0,05)} = 0,71
  80. Приведенное сопротивление теплопередаче панели определим по формуле (2.6)
  81. Ror = 0,71 · 3,453 = 2,45 м2 · °С/Вт.

Уже упоминавшийся в п. 2.1.7 коэффициент теплотехнической однородности r является оценкой влияния различных случаев нарушения одномерности теплового потока сквозь наружное ограждение. Это могут быть регулярные внутренние связи, притягивающие слой утеплителя и фасадный слой к внутреннему конструктивному слою; кронштейны, удерживающие навесные фасадные системы, а также примыкающие друг к другу ограждающие конструкции. Для теплотехнических расчетов r очень удобная характеристика, так как сразу показывает долю, которую составляет сопротивление теплопередаче реальной конструкции по отношению к условному сопротивлению теплопередаче конструкции без теплопроводных включений и примыканий.

Значения коэффициента теплотехнической однородности получают из подробного прямого расчета сложной трехмерной конструкции одним из численных методов, например, методом конечных разностей. Поэтому понятно, что точность применения коэффициента теплотехнической однородности зависит от того, на сколько близко выполненный расчет отражает расчетный случай.

Диапазон значений коэффициента теплотехнической однородности лежит в очень широких пределах: 1 - 0,5 и даже ниже. Разумеется архитекторы и конструкторы стремятся к проектированию ограждающих конструкций с высоким r, однако в ряде случаев это практически невозможно. Столь значительный диапазон r свидетельствует о том, что при расчете теплопотерь инженер-теплотехник должен очень ответственно подходить к оценке сопротивлений теплопередаче ограждений, так как завышение значения коэффициента теплотехнической однородности может привести к занижению фактических теплопотерь, а занижение - к лишним затратам на утепление здания.

Все без исключения стены и покрытия (и другие виды ограждающих конструкций зданий и сооружений) нельзя назвать изотермическими. Другими словами, говоря распределение температурного поля по сечению, перпендикулярного потоку тепла в конструкции не представляет собой постоянную величину, из-за присутствия всевозможных теплопроводных включений (так называемых "мостиков холода"), которые практически всегда в том или ином виде присутствуют в конструкции ограждения. В качестве теплопроводящих включений могут выступать арматурные стальные или композитные стержни в перевязке облицовочной кладки к несущим конструкциям, цементно-песчаный раствор или клей в кладке, фиксаторы теплоизоляционный материалов, углы и примыкания перекрытий и покрытий. Поэтому принимается такое понятие, как приведенное сопротивление теплопередаче ограждения R req , что есть величина равная осредненным теплотехническим характеристикам комбинированной (неоднородной по составу) конструкции, поток тепла в которой при постоянном по времени режиме не представляющийся одномерным по перпендикулярному сечению конструкции.

Таким образов R req равен сопротивлению теплопередаче однослойного ограждения такой же единицы площади, которая пропускает поток теплоты тот же что и в фактической конструкции при одном и том же градиенте температур между внутренней и наружной поверхностью ограждения. В том случае если отбросить влияние вышеуказанных теплопроводных включений или как мы уже говорили "мостиков холода" в конструкции ограждения, то его теплозащитные характеристики удобно представить с помощью понятия условного сопротивления теплопередаче. После того как мы определись с такими понятиями как условное и приведенное сопротивление, можно ввести определение коэффициента теплотехнической однородности r которое представляет собой отношение приведенного сопротивления теплопередаче к условному сопротивлению теплопередаче. Таким образом, r зависит от характеристик материалов и толщин составляющих ограждающей конструкцию слоев, а также от присутствия самих теплопроводных включений. Численное значение коэффициента r оценивает, насколько эффективно используются теплоизоляционные свойства утеплителя в ограждающей конструкции и влияние на это наличие теплоизоляционных включений. Исходя из решений по конструкции ограждения значение коэффициента теплотехнической однородности варьируется в пределах от 0,5 до 0,98 . Если оно равно 1, это значит, что фактически теплопроводных включений нет, и эффективность слоя теплоизоляционного материала максимальна использована.

Определение коэффициента теплотехнической однородности ограждающих конструкций.

Значение коэффициента r необходимо определять с помощью достаточно трудоёмких расчетов с использованием метода температурных полей или путем проведения замеров теплопроводности на основании эксперимента. В частности коэффициент теплотехнической однородности - r можно также рассчитать по указаниям, которые есть в СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий». На практике же достаточно принять значение коэффициента по . Если при принятом по нормативным документам коэффициенте теплотехнической однородности конструкция ограждения все равно не соответствует действующим нормам то коэффициент можно повысить, подтвердив его применяемые значения расчетом.

В том случае когда в рассчитываемой конструкции ограждения не удается выдержать требования нормативных документов предъявляемых к коэффициенту теплотехнической однородности использование такой конструкции подлежит пересмотру. Тут возможны различные варианты, такие как замена самих применяемых типов и видов материалов в ограждении, уменьшение толщины швов в кладке, замена связующей стальной арматуры на композитную, изменение размеров кладочный блоков.

Учет коэффициента при расчете кладок.

Если же в конструкции ограждений применяется кладка из ячеистобетонных, керамзитбетонных и полистирольных блоков, следует учесть цементно-песчанные или клеевые швы кладки. Это связано в первую очередь с тем, что для кладки в СП 23-10-2004 при теплотехническом расчете ограждений при определении приведенного значения сопротивления теплопередаче значения теплопроводности материалов должны приниматься с учетом наличия швов. В СП 23-101-2004 в приложении Д для таких материалов, как ячеистый бетон, керамзитобетон, полистиролбетон и т.д. представлены теплотехнические характеристики сплошных(цельных) материалов. Связано это с тем, что фактически швы в кладке обладают гораздо большей теплопроводностью, чем сам материал кладки. Для корректного ограждающих конструкций с применении вышеуказанных материалов также необходимо вводить коэффициент теплотехнической однородности.