Расчёт сопротивления воздухопроницанию ограждающей конструкции (стены)
В целях экономии топливно-энергетических ресурсов наружные ограждающие конструкции зданий должны иметь сопротивление воздухопроницанию RИ, (м 2 ·ч·Па)/кг, не менее требуемого сопротивления воздухопроницанию RИ тр , (м 2 ·ч·Па)/кг, определяемого по формуле
|
,
где GН – нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций, кг/(м 2 ·ч), принимаемая по [1]; ΔР – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па, определяемая по формуле
|
;
здесь Н – высота здания (от поверхности земли до верха карниза), м; 
– максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, м/с, [2]; γн, γв – удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м 3 , определяемый по формуле
|
,
где t – температура воздуха: внутреннего (для определения γв), принимаемая согласно [1, п. 2.2*]; наружного (для определения γн), равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 [2].
Для сравнения с требуемым сопротивлением воздухопроницанию RИ тр , (м 2 ·ч·Па)/кг, важно определить фактическое сопротивление воздухопроницанию ограждающей конструкции RИ ф , (м 2 ·ч·Па)/кг, по выражению
,
где RИ1, RИ2, ···, RИп – сопротивление воздухопроницанию отдельных слоев ограждающей конструкции, (м 2 ·ч·Па)/кг (прил. 11).
После расчетов RИ ф и RИ тр необходимо произвести сравнение полученных значений.
Если RИ ф ≥ RИ тр , то ограждающая конструкция удовлетворяет требованиям воздухопроницаемости, в другом случае потребуется предусмотреть меры по повышению сопротивления воздухопроницаемости ограждений. Для этого рекомендуется выбрать строительные материалы и конструкции с большим RИ тр и плотные слои ограждения располагать у наружной поверхности. В качестве таких слоев целесообразно принимать цементно-песчаную штукатурку, керамическую плитку, естественный облицовочный камень и т.п.
Тренировочные задания
Задание8.Рассчитать сопротивление воздухопроницаемости многослойной ограждающей конструкции.
1. Ограждающая конструкция девятиэтажного жилого здания, состоящая из трех слоев: керамзитобетона γ1=1000 кг/м 3 и толщиной δ1=0,120 м; слоя утеплителя из пенополистирола γут=40 кг/м 3 , толщиной δУТ=0,05 м; керамзитобетона γ3=1000 кг/м 3 и δ3=0,08 м.
2. Район строительства – г. Пенза.
3. Влажностный режим помещения – нормальный.
4. Зона влажности района – сухая.
5. Условие эксплуатации – А.
6. Высота этажа – 2,7 м.
7. Значение теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах: tн 0,92 =–29 0 С (прил.7); tв=18 0 С; =5,6 м/с [2]; Gн=0,5 кг/(м 2 ×ч) [1]; RИ1=8,2 (м 2 ×ч∙Па)/кг(прил.11); RИут=98 (м 2 ×ч∙Па)/кг (прил.11); RИ2=8,2 (м 2 ×ч∙Па)/кг (прил. 11).
1. Находим удельный вес наружного и внутреннего воздуха по формуле (7.4):
Н/м 3 ; 
Н/м 3 .
2. Определяем разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающей конструкции ΔР по формуле (7.3):
Па.
3.Вычисляем требуемое сопротивление воздухопроницанию ограждающей конструкции RИ тр по выражению (7.2):
(м 2 ×ч∙Па)/кг.
4. Определяем сопротивление воздухопроницаемости отдельных слоёв ограждающей конструкции
(м 2 ×ч∙Па)/кг;
(м 2 ×ч∙Па)/кг;
(м 2 ×ч∙Па)/кг.
5. Находим общее фактическое сопротивление воздухопроницанию наружного ограждения RИ ф по формуле (7.5):
(м 2 ×ч∙Па)/кг.
Таким образом, ограждающая конструкция отвечает требованиям воздухопроницаемости, т.к. выполняется условие RИ ф ≥ RИ тр ,т.е. 158, 4> > 88,8 (м 2 ×ч∙Па)/кг.
ТЕСТЫ
1. Воздухопроницаемость характеризует способность ограждения пропускать:
а) водяные пары; б) воду; в) воздух; г) теплоту; д) солнечную радиацию?
2. Сопротивления воздухопроницанию слоёв трёхслойной наружной стены равны: Rи1=470 (м 2 ×ч∙Па)/кг; Rи2=210 (м 2 ×ч∙Па)/кг; Rи3=320 (м 2 ×ч∙Па)/кг. Общее сопротивление воздухопроницанию ограждения, (м 2 ×ч∙Па)/кг равно:
а) 3000; б) 1800; в) 2500; г) 1000; д) 1500.
3. Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждения равна 
=24,1 Па; нормативная воздухопроницаемость наружной стены G н =0,5 кг/(м 2 ∙ч). Требуемое сопротивление воздухопроницанию стены, (м 2 ×ч∙Па)/кг, равно:
а) 50,2; б) 21,7; в) 48,2; г) 60,9; д) 35,1.
Контрольные вопросы
1. Какие факторы обуславливают проникновение воздуха через ограждающие конструкции?
2. Что называется фильтрацией, инфильтрацией и эксфильтрацией?
3. Как влияет инфильтрация на тепловой ражим помещения?
4. Что понимается под воздухопроницаемостью наружного ограждения?
5. Что понимается под сопротивлением воздухопроницанию ограждающей конструкции? Какова его размерность?
6. Как определяется сопротивление воздухопроницанию ограждающей конструкции?
7. Как определяется требуемое сопротивление воздухопроницанию?
8. Каково условие соответствия наружного ограждения требованиям воздухопроницаемости?
ВОПРОСЫ К ЗАЧЁТУ
1. Понятия о тепловом, влажностном и воздушном режимах помещения.
2. Особенности тепломассообменных процессов, протекающих в наружных ограждениях зданий. Общая характеристика защитных свойств ограждающих конструкций.
3. Теплообмен в помещении. Виды теплообмена и элементы помещения, участвующие в нём.
4. Лучистый теплообмен между поверхностями в помещении. Расчёт потока лучистого теплообмена.
5. Лучистый теплообмен в помещении. Коэффициенты облучаемое и коэффициенты лучистого теплообмена поверхности.
6. Радиационная температура помещения, и её определение.
7. Конвективный теплообмен в помещении. Расчётное уравнение конвективного теплообмена поверхности помещения.
8. Кондуктивный (теплопроводностный) теплообмен поверхности помещения. Расчётное уравнение теплопередачи через поверхность.
9. Общее уравнение теплового баланса поверхности помещения.
10. Теплообмен человека в помещении.
11. Уравнение теплового баланса человека в помещении.
12. Характеристика параметров микроклимата в помещении. Понятие о радиационной температуре поверхностей и температуре помещения.
13. Общая характеристика оптимальных и допустимых условий комфортности тепловой обстановки в помещении.
14. Первое условие комфортности тепловой обстановки в помещении. Взаимосвязь между температурой воздуха в помещении и радиационной температурой.
15. Второе условие комфортности тепловой обстановки в помещении. Нормируемый температурный перепад между воздухом в помещении и внутренними поверхностями ограждений.
16. Обеспеченность заданных расчётных параметров воздушной
среды помещения. Показатель степени обеспеченности расчётных внутренних условий.
17. Параметры, характеристики и расчётные сочетания показателей наружного климата для зимнего периода года с учётом заданной обеспеченности расчётных внутренних условий.
18. Определение расчётного сопротивления теплопередаче и коэффициента теплопередачи наружного ограждения.
19. Определение требуемого сопротивления теплопередаче наружного ограждения в соответствии со СНиП II-3-79 исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий.
20. Определение требуемого сопротивления теплопередаче наружного ограждения из условия энергосбережения в соответствии со СНиП II-3-79*.
21. Условие соответствия теплозащитных характеристик наружного ограждения требованиям СНиП II-3-79.
22. Методика определения необходимой толщины утеплителя наружного ограждения в соответствии со СНиП II-3-79.
23. Методика проверки возможности конденсации водяных паров на внутренней поверхности наружного ограждения.
24. Теоретическое обоснование методики инженерного расчёта теплоустойчивости наружного ограждения для летнего периода года.
25. Условие соответствия наружного ограждения требованиям теплоустойчивости в соответствии со СНиП П-3-79.
26. Характеристика влажностного состояния наружных ограждений. Факторы влияющие на влажностное состояние.
27. Коэффициент паропроницаемости материала ограждения, его размерность и физический смысл.
28. Сопротивление паропроницанию наружного ограждения, его размерность и физический смысл.
29. Расчёт сопротивления паропроницанию многослойного наружного ограждения.
30. Методика расчёта распределения температур и парциальных давлений водяного пара в толще многослойного ограждения для условий наиболее холодного месяца года.
31. Графо-аналитический метод проверки вероятности конденсации водяного пара в толще многослойной наружной стены.
32. Условие соответствия наружного ограждения требованиям СНиП II-3-79* по условию недопустимости накопления влаги в нём за годовой период.
33. Условие соответствия наружного ограждения требованиям СНиП II-3-79 по условию ограничения накопления влаги в нём за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного
воздуха.
34. Воздушный режим здания. Фильтрация, инфильтрация и эксфильтрация воздуха через наружные ограждения и их влияние на тепловой режим здания. Понятие о воздухопроницаемости ограждения.
35. Определение расчётной разности давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждения.
36. Определение расчётного сопротивления воздухопроницанию конструкции наружного ограждения. Коэффициент воздухопроницаемости, его физический смысл и размерность. Условия соответствия требованиям СНиП II-3-79 , характеристик воздухопроницаемости наружного ограждения.
Источник
Нормативная литература
8. Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций
8.1 Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций, за исключением заполнений световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей), зданий и сооружений 
должно быть не менее требуемого сопротивления воздухопроницанию 
, м
·ч·Па/кг, определяемого по формуле
, (15)
где 
— разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па, определяемая в соответствии с п.8.2;
— нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций, кг/(м
·ч), принимаемая в соответствии с п.8.3.
8.2 Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций 
, Па, следует определять по формуле
, (16)
где 
— высота здания (от поверхности земли до верха карниза), м;
, 
— удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м
, определяемый по формуле
; (17)
здесь 
— температура воздуха: внутреннего (для определения 
), наружного (для определения 
) согласно таблице 1 и СНиП 23-01;
— максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более, принимаемая согласно СНиП 23-01; для типовых проектов скорость ветра 
следует принимать равной 5 м/с, а в климатических подрайонах 1Б и 1Г — 8 м/с.
8.3 Нормативную воздухопроницаемость 
, кг/(м
·ч), ограждающих конструкций зданий и сооружений следует принимать по таблице 18.
Таблица 18 — Нормативная воздухопроницаемость конструкций
Воздухопро-
ницаемость 
, кг/(м
·ч), не более
1. Наружные стены, перекрытия и покрытия жилых, общественных, административных и бытовых зданий и помещений
2. Наружные стены, перекрытия и покрытия производственных зданий и помещений
3. Стыки между панелями наружных стен:
б) производственных зданий
4. Входные двери в квартиры
5. Входные двери в жилые, общественные и бытовые здания
6. Окна и балконные двери жилых общественных и бытовых зданий и помещений в переплетах:
пластмассовых и алюминиевых
7. Окна, двери и ворота производственных зданий
Окна производственных зданий с кондиционированием воздуха
8. Зенитные фонари производственных зданий
Примечания: 1. Воздухопроницаемость стыков между панелями наружных стен жилых и производственных зданий должна быть не более 0,5 кг/(м·ч).
2. Минимальное значение воздухопроницаемости окон должно приниматься из условия обеспечения в помещениях 0,3-кратного воздухообмена.
8.4 Сопротивление воздухопроницанию многослойной ограждающей конструкции 
, м
·ч·Па/кг, следует определять по формуле
, (18)
где 
, 
, . 
— сопротивление воздухопроницанию отдельных слоев ограждающей конструкции, м
·ч·Па/кг, принимаемое по таблице 19.
Таблица 19 — Сопротивление воздухопроницанию материалов и конструкций 
Материалы и конструкции
Толщина слоя, мм
Сопротивление воздухопро-
ницанию 
, м
·ч·Па/кг
1. Бетон сплошной (без швов)
2. Газосиликат сплошной (без швов)
4. Картон строительный (без швов)
5. Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной в 1 кирпич и более
6. Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной в полкирпича
7. Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-шлаковом растворе толщиной в 1 кирпич и более
8. Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-шлаковом растворе толщиной в полкирпича
9. Кладка из кирпича керамического пустотного на цементно-песчаном растворе толщиной в полкирпича
10. Кладка из легкобетонных камней на цементно-песчаном растворе
11. Кладка из легкобетонных камней на цементно-шлаковом растворе
12. Листы асбестоцементные с заделкой швов
13. Обои бумажные обычные
14. Обшивка из обрезных досок, соединенных впритык или в четверть
15. Обшивка из обрезных досок, соединенных в шпунт
16. Обшивка из досок двойная с прокладкой между обшивками строительной бумаги
17. Обшивка из фибролита или из древесно-волокнистых бесцементных мягких плит с заделкой швов
18. Обшивка из фибролита или из древесно-волокнистых бесцементных мягких плит без заделки швов
19. Обшивка из жестких древесно-волокнистых листов с заделкой швов
20. Обшивка из гипсовой сухой штукатурки с заделкой швов
21. Пенобетон автоклавный (без швов)
22. Пенобетон неавтоклавный
24. Пеностекло сплошное (без швов)
25. Плиты минераловатные жесткие
28. Фанера клееная (без швов)
29. Шлакобетон сплошной (без швов)
30. Штукатурка цементно-песчаным раствором по каменной или кирпичной кладке
31. Штукатурка известковая по каменной или кирпичной кладке
32. Штукатурка известково-гипсовая по дереву (по драни)
33. Керамзитобетон плотностью 900 кг/м
34. То же, 1000 кг/м
35. То же, 1100-1300 кг/м
36. Шлакопемзобетон плотностью 1500 кг/м
1. Для кладок из кирпича и камней с расшивкой швов на наружной поверхности приведенное в настоящем приложении сопротивление воздухопроницанию следует увеличивать на 20 м
·ч·Па/кг.
2. Сопротивление воздухопроницанию воздушных прослоек и слоев ограждающих конструкций из сыпучих (шлака, керамзита, пемзы и т.п.), рыхлых и волокнистых (минеральной ваты, соломы, стружки и т.п.) материалов следует принимать равным нулю независимо от толщины слоя.
3. Для материалов и конструкций, не указанных в настоящем приложении, сопротивление воздухопроницанию следует определять экспериментально.
Примечание — Сопротивление воздухопроницанию слоев ограждающих конструкций (стен, покрытий), расположенных за воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом, не учитывается.
8.5 Сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей жилых и общественных зданий, а также окон и фонарей производственных зданий 
должно быть не менее требуемого сопротивления воздухопроницанию 
, м
·ч/кг, определяемого по формуле
, (19)
где 
— то же, что в формуле (15);
— то же, что в формуле (16);
10 Па — разность давления воздуха, при которой определяется сопротивление воздухопроницанию 
.
8.6 Сопротивление воздухопроницанию заполнений световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей с различными уплотняющими прокладками) следует принимать по ГОСТ 26602.2. Фактическое значение сопротивления воздухопроницанию наружных ограждающих конструкций в эксплуатируемых зданиях определяют по ГОСТ 31167.
9. Сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций
9.1 Сопротивление паропроницанию 
, м
·ч·Па/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее наибольшего из следующих требуемых сопротивлений паропроницанию:
а) требуемого сопротивления паропроницанию 
, м
·ч·Па/мг (из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации), определяемого по формуле
; (20)
б) требуемого сопротивления паропроницанию 
, м
·ч·Па/мг (из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха), определяемого по формуле
. (21)
В формулах (20) и (21):
— упругость водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и влажности этого воздуха;
— сопротивление паропроницанию, м
·ч·Па/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации, определяемое в соответствии с п.9.3;
— средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период, определяемая согласно СНиП 23-01;
— продолжительность, сут, периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха согласно СНиП 23-01;
— максимальная упругость водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации, определяемая при средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами;
— плотность материала увлажняемого слоя, кг/м
, принимаемая по приложению 3;
— толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м, принимаемая равной 2/3 толщины однородной (однослойной) стены от внутренней поверхности или толщины теплоизоляционного слоя (утеплителя) многослойной ограждающей конструкции;
— предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале (приведенного в приложении 3) увлажняемого слоя, %, за период влагонакопления 
, принимаемое по таблице 21;
— максимальная упругость водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемая по формуле
, (22)
где 
, 
, 
— упругости водяного пара, Па, принимаемые по температуре в плоскости возможной конденсации, определяемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов;
, 
, 
— продолжительность, мес, зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов, определяемая согласно СНиП 23-01 с учетом следующих условий:
а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5 °С;
б) к весенне-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 до плюс 5 °С;
в) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха выше плюс 5 °С;
— определяется по формуле
,* (23)
где 
* — средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами, определяемая согласно СНиП 23-01.
________________
* Формула и экспликация к ней соответствуют оригиналу.
Источник