Проблемы проектирования теплозащиты наружных стен презентация

ГАСУ
д.т.н., член-корр. РААСН
Куприянов Валерий Николаевич

1

поверхностях


Требуемое сопротивление теплопередаче для Казани Rто :
до 1995 года – 1 (м2·0С)/Вт
после 1995 года – 3,2 (м2·0С)/Вт

ТР

2

требуемых приведенных сопротивлений теплопередаче по территории России

3,0

2,5

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

5,0

4,0

2,5

3,0

Сопротивление теплопередаче стены в 2 кирпича 1,0 м2 оС/Вт

3,5

3

теплопередаче стен 2,0-3,0 м2 оС/Вт

4

5

нержавейки

Кронштейн
из алюминия

7

однослойные (сплошные) стены;
в – двухслойные стены с наружным утеплением и штукатуркой по сетке;
г – трехслойные стены с облицовочным слоем из кирпича или камня;
д – стена с невентилируемой воздушной прослойкой;
е – стена с вентилируемой воздушной прослойкой.
1-внутренняя штукатурка; 2– наружная штукатурка; 3-конструкционно- теплоизоляционный материал; 4 – лицевой кирпич или камни, составляющие сплошное сечение со стеной; 5 – конструкционный материал; 6 – теплоизоляционный слой; 7 – лицевой кирпич или камни, связанные с конструкционным слоем гибкими связями; 8 – пленка типа Тайвек; 9 – листовые или плитные облицовочные слои; 10 – приточное отверстие;
11- вытяжное отверстие

8

λ2 – коэффициенты теплопроводности материалов слоя, причем λ1» λ2,
Q- тепловой поток

, Вт/м2

Rто = Rтв+∑ Rтi + Rтн ,(м2·0С)/Вт.

9

Тепловой поток :

Сопротивление теплопередаче “по глади” стены

часть от 14% (по данным НИИСФ – 5 ÷ 8%)

от конструктивных решений
узлов ограждений, содержащих теплотехнические неоднородности
(“мостики холода”).

2 – цементный раствор; 3 – фибролит; 4 – железобетонная плита междуэтажного перекрытия; 5 – пенополистирол

Температурное поле в наружном углу стены из силикатного кирпича

Температурные поля у оконного проема в
стене кирпича:

а – при двойных раздельных оконных переплетах;
б – при спаренных оконных переплетах

τ´в >tр , где : τ´в- температура внутренней поверхности в зоне теплотехнических неоднородностей; tр - температура точки росы Для типовых теплотехнических неоднородностей (по СП 23-101-2004) величина τ´в может быть определена по известным формулам В остальных случаях на основании расчета температурных полей в узлах ограждающих конструкций.

13

- колонна,
3 - пенобетонные блоки,
4 - термовкладыш URSA,
5 - теплоизоляционные плиты URSA,
6 - сетка,
7 - наружная штукатурка,
8 - внутренняя штукатурка

стен
только с позиции энергосбережения

• Нормы не учитывают изменение параметров теплозащиты
при эксплуатационных воздействиях

• В результате, после нескольких лет эксплуатации
в наружных стенах появляются всевозможные дефекты

17

слоев,
отсутствуют требования к форме растворных швов (вогнутый шов при
щелевых облицовочных кирпичах приводит к замачиванию пустот),
гибкие связи, кладочные сетки и анкера выполняются из некоррозионно
-стойкой стали,
отсутствие расчетов по влагонакоплению и защите конструкций от
конденсата и коррозии

Ошибки производства работ

массовые отступления от проектных решений в части замены металла,
кирпича, блоков, утеплителя, анкеров и т.д.
не выполнение строительных допусков,
уменьшение количества анкерных связей для крепления
теплоизоляционных и облицовочных слоев к конструкционному слою.

Главная причина – недостаточный учет эксплуатационных воздействий
при конструировании наружных стен

25

сопротивления теплопередаче может привести к снижению долговечности

Сопротивление теплопередаче стены Rто
1 – 1,2 (м2·0С)/Вт
2 – 3,2 (м2·0С)/Вт

Внутренняя
поверхность

Наружная
поверхность

26

величины их сопротивления теплопередаче (по данным Лобова О.И. и Ананьева А.И. )

27

парообразной влаги

Проектирование основано на подборе оптимальных соотношений между сопротивлением паропроницанию слоёв ограждения (RПi) и сопротивлением теплопередаче этих же слоёв (RТi) для различных климатических условий (tн)

28

(eВ –eН) ≈ 1000 Па
RПО для существующих наружных стен
RПО = от 3 до 20 (м2·ч·Па)/мг

Диффузия парообразной влаги через однослойную ограждающую конструкцию

29

в каком либо сечении (е) максимальной упругости
( или пределу насыщения ) в том же сечении (Е) ,
т.е. е=Е или φ=(е/Е)100=100%

30

конструкций

Нормируется сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации – Rп
Условие соответствия СНиПу Rп > Rп
Требуемое сопротивление паропроницанию Rп определяется из условий ненакопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации



В основу требований положено равенство потоков
парообразной влаги до и после плоскости
конденсации



СНиП не содержит рекомендаций по конструированию
ограждений, которые бы не накапливали влаги.
СНиП лишь оценивает конструкцию сформированную
из условий энергосбережения

тр

тр

32

= 77см (в три кирпича), λ = 0,7 Вт/(м·ºС), μ = 0,11 мг/(м·ч·Па)
Условные слои толщиной по 15,4 см

(расчет)

действительных (е) и максимальных (Е) давлений водяного пара по сечению наружной стены:
1- теплоизоляционный слой; 2 – несущий слой. Заштрихованная
треугольная область на рис.(а) - зона конденсации водяного пара

34

в ограждении:
G1 –количество водяного пара, идущего до сечения 1/2 из помещения;G2 – количество водяного пара, выходящего из ограждения в наружный воздух

За сутки это составит – 67,5 г/м2
За месяц – 2 026,44 г/м2,
то есть более 2л воды на 1 м2

масштаб RП, – (м2·ч·Па)/мг

масштаб Е и е, Па

35

наружной

Это обеспечивается таким расположением слоёв, паропроницае-
мость которых нарастает от внутренней поверхности (GВП) к
наружной (GНП), т.е.




Паропроницаемость слоя – это не
количество влаги, проходящей через
слой, а «пропускная способность» слоя.
паропроницаемость слоя
Gi=1/ RПi= μi/δi, мг/(м2 · ч·Па)

36

М.: РОИС, 2006
Характеристика слоев: 1 – известково-песчаный раствор, δ1 =0,02м, λ 1 =0,7 Вт/м·ºС, μ 1 = 0,12 мг/(м2·ч·Па); 2 – керамический эффективный кирпич, δ2 =0,25м, λ 2 =0,58 Вт/м·ºС, μ 2 = 0,14 мг/(м2·ч·Па); 3 – монолитный пенобетон, δ3 =0,15м, λ 3 =0,095 Вт/м·ºС, μ 3 = 0,25 мг/(м2·ч·Па); 4 – керамический эффективный кирпич, δ2 =0,25м, λ 2 =0,58 Вт/м·ºС, μ 2 = 0,14 мг/(м2·ч·Па);
Климатические условия (г.Самара): tн=-12,2 ºС, φн= 83%, tв=20ºС, φн= 55%, отсюда Е н=213 Па, е н=177 Па, Е в=2338 Па, е в=1286 Па.

Паропроницаемость слоев ограждения по СТО

Паропроницаемость слоев ограждения после коррекции

Кирпичная кладка заменена на железобетон той же толщины (δ2 =0,25м, λ 2 =1,92, μ 2 = 0,03)
Толщина монолитного пенобетона увеличена на 10см (δ3 =0,25м)

Зависимость (Е-е) в сечении 3/4 от температуры наружного воздуха tH:
а – ограждение по СТО;
б – скорректированное
ограждение

Распределение действительных (е) и максимальных (Е) упругостей водяного пара по сечению ограждения:
а – ограждение по СТО [44]; б – скорректированное ограждение. Область с вертикальной штриховкой – зона конденсации

37

б

а

поверхности к наружной по отношению к нарастанию сопротивления теплопередаче этих слоёв R
Сопротивления теплопередаче RТi и паропроницания Rпi отдельных слоев определяют главные параметры условий конденсации Е и е
Величина (Е i) определяется температурой слоя τ i, распределение которой по сечениям ограждения зависит от RТi

38

Величина (е i) в том же сечении определяется величиной Rпi

В этих формулах нарастание сопротивления теплопередаче от внутренней поверхности RТi и паропроницанияю Rпi выражены в относительных единицах к сопротивлениям теплопередаче и паропроницания всего ограждения , т.е.

Опережение нарастание сопротивления паропроницанию
слоёв ограждения по отношению к сопротивлению
теплопередаче

1 Опережение нарастание сопротивления теплопередаче
слоёв ограждения по отношению к сопротивлению
паропроницания

2 Пропорциональное нарастание сопротивления
теплопередаче и паропроницания

ΣRПi /RПO

40

ограждающей конструкции

41

кирпича δ=770 мм














При определённой tн вблизи наружной
поверхности образуется плоскость
конденсации. При дальнейшем понижении tн
конденсация парообразной влаги идет по
сечению в сторону внутренней поверхности
(зона конденсации)

Многослойная конструкция по СТО РОИС















При определённой tн с наружной стороны
утеплителя образуется плоскость
конденсации. При дальнейшем понижении tн
зона конденсации не наблюдается, происходит
увеличение количества конденсата.

42

примере ограждения по СТО РОИС) 1.- параметры ограждения по СТО РОИС: 6 > 0,56 < 1,67 > 1,17 2.- тоже ограждение с изменёнными параметрами слоёв: 6 > 0,12 < 1,0 < 1,17

Сочетание ΣRTi /RTO и ΣRПi /RПO ограждающей конструкции

Зависимость(Е-е) по сечению ¾ от температуры наружного воздуха

43