Главная  › Каталог инженерных расчетов

Теплотехнический расчет стены здания

Стены зданий, защищают нас от ветра, осадков и часто служат несущими конструкциями для крыши. И все-таки главной функцией стен, как ограждающих конструкций, является защита человека от не комфортных температур (в основном низких) воздуха окружающего пространства.

Рис. 1. Теплопроводность различных материалов

Теплотехнический расчет стены определяет необходимые толщины слоев примененных материалов, обеспечивающие тепловую изоляцию помещений с точки зрения обеспечения комфортных санитарно-гигиенических условий для нахождения человека в здании и требований законодательства по энергосбережению.

Чем сильнее утеплены стены, тем меньше будущие эксплуатационные затраты на отопление здания, но при этом больше затраты на приобретение материалов при строительстве. До какой степени разумно утеплять ограждающие конструкции зависит от предполагаемого срока эксплуатации здания, целей, преследуемых инвестором строительства, и считается на практике в каждом случае индивидуально.

Рис. 2. Сравнение показателей теплопроводности стены

В жаркие летние дни, когда под воздействия солнца и тёплых южных воздушных масс наружная температура воздуха значительно превышает температуру воздуха в помещениях, происходит эффект обратного движения водяного пара. Это может привести к его конденсации со всеми вытекающими из этого последствиями (слово "вытекающие" можно понимать в прямом и переносом смыслах).

Почему так происходит? Попробуем разобраться.

На самом деле, летом также как и зимой может возникать роса, потому что тёплый уличный воздух содержит больше водяного пара, чем холодный воздух внутри помещения. Как результат, водяной пар диффузирует извне сквозь ограждающие конструкции (в противоположном направлении, чем зимой) и конденсируется на внутренних, относительно холодных слоях. Этот эффект называется "обратная диффузия".

Рис. 3. Образования конденсата

Таким образом, появляется проблема: принято делать внутренние слои менее паропроницаемые нежели наружные (зимний вариант), поэтому летняя обратная влага сталкивается с барьером - будь то пароизоляция или другие слои с малой паропрозрачностью ближе к интерьеру. Затем, когда происходит перенасыщение пара, он конденсируется и превращается в воду. Возможно вам знакомо ощущение, когда в жаркий летний день входите в помещение отдохнуть, а там хоть и прохладно, но пахнет сыростью.

Идеальным решением проблемы была бы изменяемая паропроницаемость слоев в зависимости от времени года, но таких технологий пока не существует. И в тоже время вряд ли кто-то захочет два раза в год менять состав ограждающих конструкций (это слишком дорого).

При детальном рассмотрении процесса обратной диффузии и при помощи наблюдений можно заметить одну особенность. В отличие от зимнего периода времени, когда конденсация росы происходит непрерывно в течение всего времени суток на протяжении зимних месяцев, то в летний период этот процесс появляется только во второй половине дня и вечером. В остальное время он, к счастью, останавливается и происходит естественный процесс сушки. Создаются условия для обратного превращения конденсата-росы в пар, то есть его испарения. Здесь опять же выигрывают вентилируемые фасады т.к в них этот процесс происходит наиболее интенсивно, нежели в "мокрых" фасадах или в стенах со сплошным облицовочным слоем.

Рис. 4. Вентилируемый фасад

Я делаю тепловой расчет точки росы для расчета зимнего варианта климатических условий, которые менее цикличны и для летнего расчета он не совсем подходит. Но хотел бы заметить, что эффект обратной диффузии нельзя полностью сбрасывать со счетов. Пускай образовавшаяся влага и высушивается в течении ночного и утреннего периода, и не превращается в лед, но всё же вносит свою долю пагубных последствий по разрушению несущих конструкций и изменению микроклимата внутри помещения.

Санитарно-гигиенические требования определяют минимально допустимые сопротивления теплопередаче сечения стен, способные обеспечить комфорт в помещении. Эти требования следует обязательно выполнить при проектировании и строительстве! Обеспечение требований по энергосбережению позволит вашему проекту не только пройти экспертизу и потребует дополнительных разовых затрат при строительстве, но и обеспечит сокращение дальнейших затрат на отопление при эксплуатации.

Теплотехнический расчет многослойной стены.

Задавшись размерами и материалами слоев стены, я проверю её на соответствие санитарно-гигиеническим нормам и нормам энергосбережения, а также вычислим расчетные температуры на границах слоев.

Рис. 5. Схема теплотехнического расчета стены

Теплотехнический расчет стены будем выполнять, основываясь на предположении, что примененные в конструкции материалы сохраняют теплотехническую однородность в направлении распространения теплового потока.

Расчет ведется по ниже представленным формулам:

•  ГСОП=(t_вр—t_{н ср})*Z
•  R_0э^тр=0,00035*ГСОП+1,4

Формула применима для теплотехнического расчета стен жилых зданий, детских и лечебно-профилактических учреждений. Для зданий иного назначения коэффициенты «0,00035» и «1,4» в формуле следует выбрать иными согласно Таблице 3 СП 50.13330.2012.

Важное замечание.

Окружающий нас воздух содержит внутри себя воду. Чем выше температура воздуха, тем большее количество влаги он способен удерживать.

	Готовые насосно-смесительные модули Насосные модули из латуни и нержавеющей стали + блок управления. Все уже собрано! УЗНАТЬ ПОДРОБНЕЕ →

При 0˚С и 100% относительной влажности промозглый воздух ноября в наших широтах содержит в одном кубическом метре менее 5 граммов воды. В то же время раскаленный воздух в пустыне Сахара при +40˚С и всего 30% относительной влажности, удивительно, но удерживает внутри себя в 3 раза больше воды — более 15 г/м3.

Остывая и становясь холоднее, воздух не может удерживать внутри себя то количество влаги, что мог в более нагретом состоянии. В результате воздух выбрасывает из себя на прохладные внутренние поверхности стен капли влаги. Чтобы этого не происходило внутри помещений, следует при проектировании сечения стены обеспечить невозможность выпадения росы на внутренних поверхностях стен.

Рис. 6. Точка росы

Но роса может при достаточной гигроскопичности материалов образовываться внутри слоев стены и, особенно, на границах слоев! Замерзая, вода расширяется и разрушает материалы стен.

В рассмотренном выше примере точка с температурой 0˚С находится внутри слоя утеплителя и достаточно близко к наружной поверхности стены. В этой точке на схеме  температура меняет свое значение с положительного на отрицательное. Получается, что кирпичная кладка никогда в своей жизни не будет находиться под воздействием отрицательных температур. Это будет способствовать обеспечению долговечности стен здания.

	Теплотехнический расчет стены 3500 рублей. ЗАКАЗАТЬ