Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Сопротивление теплопередаче наружных стен с «вентилируемым фасадом»

Сопротивление теплопередаче наружных стен с «вентилируемым фасадом»

31.07.2017

За сопротивление теплопередаче теплоизолированных наружных ограждений «вентилируемый фасад» принимается приведенное сопротивление теплопередаче RТпр, м2*°С/Вт с учётом теплопроводных включений образованных элементами крепления теплоизоляции и наружного защитного экрана (облицовки), а также с учётом теплотехнической однородности основного ограждения. В расчёт принимают слои стены, заключённые между воздушными потоками, омывающими её, т.е. между воздухом прослойки и помещения.
Основными факторами, влияющими на приведенное сопротивление теплопередаче стены, являются материал креплений, геометрические размеры слоев и креплений, заглубление дюбелей и кронштейнов в основной материал стены и т.д. Одна и таже система подоблицовочных конструкций и креплений теплоизоляционого материала к стене вызывает неодинаковое понижение сопротивления теплопередаче конструкции в зависимости от толщины утепляющего слоя, материала основной конструкции, а также от теплопроводности теплоизоляционного материала. Кроме того, для стены с вентилируемой воздушной прослойкой механизм теплопередачи усложняется перемещением воздуха, влияющим на процессы переноса в прослойке и возможностью возникновения фильтрационных потоков в слое эффективного утеплителя.
Перенос теплоты через прослойку, образованную двумя поверхностями имеющими температуры соответственно t1 и t2, происходит конвективным теплообменом (qк) и тепловым излучением (qл). Интенсивность же переноса определяется внешними и внутренними климатическими условиями. Поэтому расчёт приведенного сопротивления теплопередаче стены «вентилируемый фасад» требует знания интенсивности переноса теплоты между подосновой и воздухом, а также температуры воздушного потока и поверхности прослойки.
Здания, в том числе и с вентилируемыми воздушными прослойками, эксплуатируются в режиме переменного ветрового воздействия. Наличие давления воздуха на поверхности стен, особенно в местах отверстий, влияет на режим движения его в прослойке. При наличии ветра в вентилируемых прослойках будет теплообмен при вынужденном движении воздуха, интенсивность которого зависит от скорости и направления ветра, их геометрических характеристик и других факторов.
В безветренную погоду движение воздуха в вентилируемой прослойке связано с возникновением гравитационного давления. В этом случае, интенсивность теплообмена в прослойке определяется условиями свободной конвекции.
Из выше изложенного следует, что движение воздуха в вентилируемой прослойке в зависимости от внешних условий может быть как свободным, так и вынужденным. Следовательно, будут и различными по величине коэффициенты сложного теплообмена, определяемые как

где ак - коэффициент теплообмена конвекцией, Вт/(м2*°С);
ал - коэффициент теплообмена излучением, Вт/(м2*°С).
Расчёт вентилируемых воздушных прослоек и соответственно учёт переноса теплоты был предложен В.Д. Мачинским и впоследствии изложен в монографии К.Ф. Фокина. В этих работах коэффициент теплообмена в прослойке при расчётах коэффициентов теплопередачи принимается постоянной величиной равной ао = 11,63 Вт/(м2*°С).
Исследования теплообмена в вентилируемых прослойках выполнены и представлены в работах В.Н. Богословского, А.Ф. Xoмутова, В.И. Лукьянова и других авторов. Результаты их исследований в виде расчётных формул определения коэффициентов теплообмена сведены в таблице 9.4.
Расчётные формулы, приведенные в таблице указывают на различный подход авторов к определению, как вида теплообмена, так и режима движения воздуха.
В нормативных документах коэффициент теплообмена в вентилируемых прослойках рекомендуется принимать постоянной величиной. Например, в DIN 4701 Teil2 коэффициент теплообмена принят равным а0 = 11,11 Вт/(м2*°С). В BFE Richlinie этот же коэффициент принимается равным а0 = 8, 0 Вт/(м2*°С).
Дать оценку достоверности определения величин коэффициентов сложного теплообмена в расчетах сопротивления теплопередаче наружных стен наиболее верно на основании проведения натурных исследований на эксплуатируемых зданиях теплоизолированных по системе «вентилируемый фасад». Экспериментальные исследования выполнены на 1...9 этажных домах наружные стены которых были оборудованы измерительными участками, в зимние периоды в течении трёх лет. Результаты натурных экспериментальных исследований и последующая обработка их позволяет предложить следующие средние коэффициенты теплообмена на поверхности утеплителя:
- для прослоек одно-двухэтажных зданий — а0 = 5 Вт/(м2*°С);
- для прослоек зданий высотой до 12 м - а0 = 8 Вт/(м2*°С);
- для прослоек зданий выше 12 м - а0 = 12 Вт/(м2*°С).


Рекомендуемые коэффициенты а0 могут быть использованы в теплотехнических расчётах стен с вентилируемым фасадом (тип I), у которых облицовка (экран) прослойки выполнена в виде крупноразмерной сплошной плиты.
Температуры воздуха в вентилируемых прослойках на основании результатов исследований, предлагается определять
- на входе в прослойку tвх на 0,5 градуса выше расчётной температуры наружного воздуха, °С;
- на выходе из прослойки путём расчёта по формуле

где Аt/Ax - изменение температуры по высоте прослойки, °С/м, определяемое по графику (рис. 9.12) или по формуле (9.16).

Аппроксимация кривой grad t = f(h) имеет вид

тогда температуру на выходе из прослйки можно рассчитать по зависимости

Путём интегрирования зависимости (9.17), средняя температура по высоте прослойки получена в виде

Высота прослойки между входным и выходным отверстями A0, м, первоначально принимается конструктивно с последующим её уточнением.
Проверка методики определения градиента температуры по высоте прослоек выполнена на «вентилируемых фасадах» экспериментальных одно, четырёх и шести этажных кирпичных зданиях. Толщина воздушных прослоек на выбранных объектах 5 = 40 мм. Измерения выполнялись в годовых циклах экплуатации зданий. Экспериментальные исследования температурного режима вентилируемых воздушных прослоек высотой А = 3, 12 и 20 м подтвердили наличие градиента температуры воздуха, зависящего от высоты прослойки. Для воздушных прослоек высотой h = 3,0 м градиент температуры воздуха получен равным grad t = 0,2-0,4 °С/м, воздушные прослойки высотой h = 12 м имеют градиент температуры воздуха равный grad t = 0,2-0,3 °С/м, а высотой h = 20 м равный -grad 0,15 °С/м.
Наличие данных по интенсивности теплообмена и распределении температур в вентилируемых прослойках позволяет выполнить расчёты теплотехнических характеристик стен с «вентилируемым фасадом». Определение приведенного сопротивления теплопередаче таких конструкций возможно на основании расчёта трёхмерного температурного поля для участка стены. Расчёт рекомендуется выполнять с разделением его на фрагменты, включающие отдельные элементы подоблицовочной конструкции (кронштейны, прогоны, дюбеля крепления). Для этого используются компьютерные программы расчёта тёхмерного температурного поля, например, программа TEMPER 3D или другие. По величинам сопротивлений теплопередаче отдельных фрагментов определяется приведенное сопротивление теплопередаче и коэффициент теплотехнической однородности для выбранного участка стены.
Возможно нахождение приведенного сопротивления теплопередаче стен с «вентилируемыми фасадами» на основании расчётов двухмерных температурных полей для вертикального и горизонтального сечений каждого из теплопроводных включений в отдельности и с последующим расчётом для выбранного участка. Данный способ менее точен, но и менее тудоёмок.
Снижение сопротивления теплопередаче стен из-за влияния теплопроводных включений учитывается введением коэффициентов теплотехнической однородности

где Rт - сопротивление теплопередаче участка наружной стены без теплопроводных включений, м2*°С/Вт;
RТ вх - сопротивление теплопередаче участка наружной стены с учётом влияния теплопроводных включений, м2*°С/Вт.
Влияние теплопроводных включений на уровень теплозащиты наружной стены жилого дома с «вентилируемым фасадом» показывают результаты расчётов, приведенные в табл. 9.5.
Стена дома смонтирована из керамзитобетонных стеновых панелей с наружным железобетонным слоем толщиной b = 30 мм, средним слоем из керамзитобетона (р = 1000 кг/м3) толщиной 5 = 250 мм и внутренним фактурным слоем из бетона, толщиной b = 20 мм. Вентилируемая фасадная система - с теплоизоляционным слоем из минераловатных плит на основе базальтового волокна (р = 90 кг/м3, ЛА = 0,0406 Вт/(м*°С)) толщиной b = 100 мм. Защитная облицовка выполнена металлическим профилированным сайдингом; крепление её к основанию стены - с помощью кронштейнов и анкеров.

Крепление теплоизоляции к основанию предусмотрено с помощью дюбелей с металлическими сердечниками О5 мм. Толщина прослойки равна b = 60 мм, сопротивление теплопередаче стены без теплопроводных включений RТ = 3,45 (м2-°С)/Вт. В качестве примера на рис. 9.13 показаны температурные поля отдельных фрагментов расчётного участка наружной стены с теплопроводными включениями.
Анализ результатов расчётов показывает, что коэффициент теплотехнической однородности стены при установке 1-го кронштейна и 6-ти дюбелей с металлическими сердечниками на 1 м2 её площади получен в пределах r = 0,726...0,816, а сопротивление теплопередаче с учётом влияния теплопроводных включений - в пределах RТ вх = 2,50...2,81, м2*°С/Вт.

С увеличением точек крепления подоблицовочной конструкции для экранов из керамических керамогранитных и других «тяжёлых» изделий их влияние на уровень теплозащиты стен ещё более увеличивается.