ВОЗДУШНЫЙ РЕЖИМ ЗДАНИЯ
УПЪДБОЙЕ ДПЛХНЕОФПЧ ПОМБКО
дПЛХНЕОФЩ Й ВМБОЛЙ ПОМБКО

пВУМЕДПЧБФШ

Администрация
Механический Электроника авиация автомобиль сооружения
биологии
география
дом в саду
история
литература
маркетинг
математике
медицина
музыка
образование
психология
разное
художественная культура
экономика


ВОЗДУШНЫЙ РЕЖИМ ЗДАНИЯ

сооружения


Отправить его в другом документе Tab для Yahoo книги - конечно, эссе, очерк Hits: 1283


дтхзйе дплхнеофщ

Определение расхода воды на пожаротушение в городе и на промышленном предприятии
Разработка принципиально-электрической схемы электропривода очистительной установки
Нагревательные элементы
Определение удельных, путевых и узловых расходов
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ
Основные средства
РАСЧЁТ ТЕПЛОУСВОЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ВОДЯНОГО ОТОПЛЕНИЯ
ВОЗДУШНЫЙ РЕЖИМ ЗДАНИЯ
 

ВОЗДУШНЫЙ РЕЖИМ ЗДАНИЯ

Воздушный режим здания определяется тепловым режимом помещений. Инфильтрация наружного воздуха в холодный период приводит к дополнительным затратам тепла, а в теплый период -холода. Эксфильтрация влажного внутреннего воздуха увлажняет и снижает теплозащитные качества ограждающих конструкций. Движение воздуха в здании и через наружные ограждения происходит в" результате наличия перепада давления ∆p, Па, на противоположных поверхностях ограждающих конструкций, возникающего за счет теплового и ветрового давлений. Проникновение воздуха осуществляется через проемы, поры и неплотности в ограждениях. В связи с этим при решении задач отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха необходимы проверочные расчеты принятых наружных ограждений на воздухопроницаемость.

1. Расчет сопротивления воздухопроницанию ограждающей конструкции (стены)

В целях экономии топливно-энергетических ресурсов наружные ограждающие конструкции зданий должны иметь сопротивление воздухопроницанию Rи, (м2·ч·Па)/кг, не менее требуемого сопротивления воздухопроницанию Rтри , (м2·ч·Па)/кг, определяемого по формуле

Rтри =∆P/Gн ,

(1)

где



Gн

-

нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций, кг/(м2·ч), принимаемая по [4, табл. 12*], (табл. 18);

 

p

-

разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па, определяемая по формуле

p = 0,55Hн - γв) + 0,03γнv2,

(2)

здесь

H

-

высота здания (от поверхности земли до верха карниза), м;

 

v

-

максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, м/с, [3, табл. 1];

γн, γв

-

удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м3, определяемый по формуле

γ =3463/(273+t)  ,

(3)

t

-

температура воздуха: внутреннего (для определения γв), принимаемая согласно [4, п. 2.2*]; наружного (для определения γн), равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 [3].

Таблица 18

Значения нормативной воздухопроницаемости Gн

Ограждающие конструкции

Воздухопроницаемость Gн, кг/(м2·ч), не более

Наружные стены, перекрытия и покрытия жилых, общественных, административных и бытовых зданий и помещений

0,5

Наружные стены, перекрытия и покрытия производственных зданий и помещений

1, 0

Стыки между панелями наружных стен:

 

а) жилых зданий
б) производственных зданий

0,5
1, 0

Входные двери в квартиры

1,5

Окна и балконные двери жилых, общественных и бытовых зданий и помещений

6,0

Окна производственных зданий с кондиционированием воздуха

8,0

Окна, двери и ворота производственных зданий

10,0

Зенитные фонари производственных зданий

0,5

Примечание. Воздухопроницаемость стыков между панелями наружных стен жилых зданий должна быть не более 0,5 кг/(м·ч)

Для сравнения с требуемым сопротивлением воздухопроницанию Rтри , (м2·ч·Па)/кг, важно определить фактическое сопротивление воздухопроницанию ограждающей конструкции Rфи , (м2·ч·Па)/кг, по выражению

Rфи = Rи1 + Rи2 + ... + Rиn,

(4)

где Rи1, Rи2, ..., Rиn

-

сопротивление воздухопроницанию отдельных слоев ограждающей конструкции, (м2·ч·Па)/кг, [4, прил. 9].

После расчетов Rтри и Rфи необходимо произвести сравнение полученных значений. Если RтриRфи , то ограждающая конструкция удовлетворяет требованиям воздухопроницаемости, в другом случае потребуется предусмотреть меры по повышению воздухопроницаемости ограждений. Для этого рекомендуется выбрать строительные материалы и конструкции с большим Rтри и более плотные слои ограждения располагать у наружной поверхности. В качестве таких слоев целесообразно принимать цементно-песчаную штукатурку, керамическую плитку, естественный облицовочный камень и т.п.

Пример 11.

Рассчитать сопротивление воздухопроницаемости многослойной ограждающей конструкции

Исходные данные

1. Ограждающая конструкция девятиэтажного жилого здания, состоящая из трех слоев (см. пример 10): керамзитобетона γ1 = 1000 кг/м3 толщиной δ1 = 0,120 м; слоя утеплителя из пенополистирола γут = 40 кг/м3, толщиной δут = 0,05 м; керамзитобетона γ2 = 1000 кг/м3 толщиной δ3 = 0,08 м.

2. Район строительства - г. Пенза.

3. Влажностный режим помещения - нормальный.

4. Зона влажности - сухая.

5. Условия эксплуатации - А.

6. Высота этажа - 2,7 м.

Значения теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах: tхп(0,92) = - 29 °С [3, табл.1]; tв = 18 °С (см. табл.1); v = 5,6 м/с [3.табл. 4]; Gн = 0,5 кг/(м2·ч) [4, табл. 12*] (см. табл.18); Rи1 = 8,2 (м2·ч·Па)/кг [4, прил.9*] (см. табл. 19); Rиут = 98 (м2·ч·Па)/кг [4, прил.9*] (табл. 19); Rи2 = 8,2 (м2·ч·Па)/кг [4, прил.9*] (см. табл. 19);

Таблица 19

Сопротивление воздухопроницанию материалов конструкции Rи, (м2·ч·Па)/кг

Материалы конструкций

Толщина слоя, мм

Сопротивление воздухопроницанию Rн, м2·ч·Па/кг

1

2

3

Бетон сплошной (без швов)
Газосиликат сплошной (без швов)
Известняк-ракушечник
Картон строительный (без швов)

100
140
500
1,3

19 620
21
6
64

Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной в 1 кирпич и более

250 и более

18

Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной в полкирпича

120

2

Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-шлаковом растворе толщиной в 1 кирпич и более

250 и более

9

Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-шлаковом растворе толщиной в полкирпича

120

1

Кладка кирпича керамического пустотного на цементно-песчаном растворе толщиной в полкирпича

-

2

Кладка из легкобетонных камней на цементно-песчаном растворе

400

13

Кладка из легкобетонных камней на цементно-шлаковом растворе

400

1

Листы асбестоцементные с заделкой швов
Обои бумажные обычные

6
-

196
20

Обшивка из обрезных досок, соединенных впритык или вчетверть

20-25

0,1

Обшивка из обрезных досок, соединенных в шпунт

20-25

1,5

Обшивка из досок двойная с прокладкой между обшивками строительной бумаги

50

98

Обшивка из фибролита или из древесно-волокнистых бесцементных мягких плит с заделкой швов

15-70

2,5

Окончание табл.19

1

2

3

Обшивка из фибролита или из древесноволокнистых бесцементных мягких плит без заделки швов

15-70

0,5

Обшивка из жестких древесно-волокнистых листов с заделкой швов

10

3,3

Обшивка из гипсовой сухой штукатурки с заделкой швов

10

20

Пенобетон автоклавный (без швов)
Пенобетон неавтоклавный

100
100

1960
196

Пенополистирол

50-100

79

Пеностекло сплошное (без швов)

120

Воздухонепроницаемо

Плиты минераловатные жесткие
Рубероид

50
1,5

2
Воздухонепроницаемо

Толь
Фанера клееная (без швов)
Шлакобетон сплошной (без швов)

1,5
3-4
100

490
2940
14

Штукатурка цементно-песчаным раствором по каменной или кирпичной кладке

15

373

Штукатурка известковая по каменной или кирпичной кладке

15

142

Штукатурка известково-гипсовая по дереву (по драни)

20

17

Керамзитобетон плотностью 900 кг/м3

250-400

13-17

То же 1000 кг/м3

250-400

53-80

Тоже 1100-1300 кг/м3

250-400

390-590

Шлакопемзобетон плотностью 1500 кг/м3

250-400

0,3

Примечания:

1. Для кладок из кирпича и камней с расшивкой швов на наружной поверхности приведенное в таблице сопротивление воздухопроницанию следует увеличивать на 20 м2·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 таблице, сопротивление воздухопроницанию следует определять экспериментально.

Порядок расчета

1. Определяем разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающей конструкции ∆p по формуле (2) и удельный вес наружного воздуха γн и внутреннего воздуха γв по формулам (3):

P = 0,55Hн - γв) + 0,03γнv2 = 0,55 · 9 · 2,7(14,2 - 11,9) + 0,03 · 14,2 · 5,62 = 44,3 Па.

2. Вычисляем требуемое сопротивление воздухопроницанию ограждающей конструкции Rтри по выражению (1):

Rтри =∆Н/G=443/0.5=88.6 (м2·ч·Па)/кг.

3. Находим общее фактическое сопротивление воздухопроницанию наружного ограждения Rфи по формуле (4):

Rфи = Rи1 + Rиут + Rи2 = 6,2 + 98,0 + 4,2 = 108,4 м2·ч·Па/кг.

Таким образом, ограждающая конструкция отвечает требованиям воздухопроницаемости, т.к. выполняется условие Rфи > Rтри , т.е. 108,4 > 88,6 (м2·ч·Па)/кг.

2. Расчет сопротивления воздухопроницанию наружных ограждений - окон и балконных дверей

В практике строительства жилых зданий применяются различные конструкции световых проемов.

Для учета санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к ограждающим конструкциям, необходимо определить требуемое сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей Rтри, (м2·ч·Па)/кг, по уравнению

(5)

где

Gн

-

то же, что в уравнении (1);

 

p

-

то же, что в уравнении (2);

p = 10 Па

-

разность давления воздуха, при котором определяется сопротивление воздухопроницанию Rи.

В зависимости от значения Rтри выбирают тип конструкции окон и балконных дверей [4, прил. 6*] (см. табл. 13).

При этом должно выполняться условие Rи > Rтри .              Если  Rн < Rтри , то необходимо принять другую конструкцию окон и балконных дверей или предусмотреть дополнительные меры по увеличению сопротивления воздухопроницанию.

Пример 12.

Выбор конструкции и расчет сопротивления воздухопроницанию окон и балконных дверей

Исходные данные

1. Девятиэтажное жилое здание.

2. Район строительства - г. Пенза.

3. Высота этажа - 2,7 м.

4. Значение теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах: tхп(0,92) = - 29 °С [3, табл.1]; tв = 18 °С (см. табл.1); v = 5,6 м/с [3, табл. 4]; Gн = 10 кг/(м2·ч) [4, табл. 12*] (см. табл. 18); γн = 14,2 Н/м3 (см. пример 11); γв= 11,9 Н/м3 (см. пример 11); ∆p = 44,3 Па (см. пример 11); ∆p0 = 10 Па (см. уравнение (5)).

Порядок расчета

1. Определяем требуемое сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей Rтри

по формуле (5.5):

Таким образом, по табл. 13 следует принять R0 = 0,51 (м2·ч·Па)/кг двухкамерный стеклопакет из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 6 мм).

3. Расчет температуры поверхности и теплопередачи через ограждения при наличии воздухопроницаемости

При фильтрации воздуха температурное поле и теплообмен на поверхности ограждений заметно изменяется. Происходит это в результате дополнительного переноса теплоты потоком воздуха, который проникает через поры, капилляры и неплотности.

Для обеспечения комфортных условий важно учитывать изменение температуры на внутренних поверхностях ограждений при инфильтрации и эксфильтрации воздуха.

В многослойных ограждениях перепады температуры по сечению пропорциональны соответствующим термическим сопротивлениям. Дифференциальное уравнение температурного поля в стационарных условиях при фильтрации воздуха имеет вид  d2t/dt+CвGнdt/dR .

(6)

Откуда распределение температуры по сечению ограждения при фильтрации воздуха τнв , °С, можно записать как

(7)

где tв

-

температура внутреннего воздуха, °С (см. табл. 1);

tн

-

средняя температура холодной пятидневки с обеспеченностью - 0,92 °С [3, табл. 1];

e

-

основание натурального логарифма, равное 2,718;

Rxi

-

термическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, начиная от наружного воздуха до данного сечения в толще ограждения, (м2·°С)/Вт:

Rфо

-

то же, что в уравнении (6.3);

Cв

-

удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг·°С);

Gи

-

количество воздуха, проникающего через наружное ограждение, кг/(м2·ч):

Gи =∆p/Rфи  .

(8)

здесь ∆p

-

то же, что в уравнении (2);

Rфи

-

то же, что в уравнении (4).

При эксфильтрации воздуха из помещения через ограждения значение Gи, кг/(м2·ч), в формуле (7) принимается со знаком минус.

Фильтрующийся воздух также оказывает влияние на коэффициент теплопередачи ограждения. Значение коэффициента

теплопередачи с учетом инфильтрации воздуха kи, Вт/(м2·ч·°С), определяется из уравнения

где Cв; Gи; Rфо - то же, что в уравнении (7).

Исследования показали, что температура поверхности ограждения при инфильтрации воздуха ниже, а коэффициент теплопередачи выше, чем при отсутствии инфильтрации, т.е. τив < τв, a kи > k. Это надо учитывать при создании необходимых комфортных условий в помещении и определении тепловых нагрузок систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Пример 13.

Рассчитать влияние инфильтрации на температуру внутренней поверхности и коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции

Исходные данные

1. Девятиэтажное жилое здание.

2. Район строительства - г. Пенза.

3. Высота этажа 2,7 м.

4. Значение теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах: tхп(0,92) = - 29 °С [3, табл.1]; tв = 18 °С (см. табл.1); v = 5,6 м/с [3, табл. 4]; Gн = 0,5 кг/(м2·ч) [4, табл. 12*] (см. табл. 18); γн = 14,2 Н/м3 (см. пример 11); γв = 11,9 Н/м3 (см. пример 11); ∆p = 44,3 Па (см. пример 11); Cв = 10,1 кДж/(кг°·С) (см. уравнение (7); Rфо = 1,98 (м2·°С)/Вт (см. пример 1); e = 2,718; Rxi = 1,865 (м2·°С)/Вт (см. уравнение 7); Rфи = 108,4 (м2·ч·Па)/кг (см. пример 11).

Порядок расчета

1. Вычисляем количество воздуха, проникающего через наружное ограждение Gи, по уравнению (5.8):

Gи =∆P/Rфи=44,3/108,4=0,41 кг/(м2·ч).

2. Вычисляем температуру внутренней поверхности ограждения при инфильтрации по формуле (5.7):

3. Рассчитываем температуру внутренней поверхности ограждения тв при отсутствии конденсации по формуле (6.9):

τв = tв - (tв - tн)nRв/Rфо=18-(18+29)*1*0,115/1,98=15,3°С.

Из расчетов следует, что температура внутренней поверхности при фильтрации τнв , °С, ниже, чем без инфильтрации τв, °С, на 3,21°С.

4. Определяем коэффициент теплопередачи ограждения с учетом инфильтрации kи по формуле (5.9):

5. Вычисляем коэффициент теплопередачи ограждения при отсутствии инфильтрации k по формуле

k =1/Rфо=1/1,98=0,51 Вт/(м2·°С).

Таким образом, установлено, что коэффициент теплопередачи с учетом инфильтрации kи больше соответствующего коэффициента без инфильтрации k, т.е. 0,73 > 0,51.