Требуется рассчитать сопротивление теплопередаче многослойной наружной стены жилого дома для климатических условий Брестской области.

Конструкция стены приведена на рисунке А.2.

1 — штукатурный состав «Полимикс»-ШС;

2 — минераловатные плиты;

3 — кирпичная кладка;

4 — известково-песчаный раствор

Рисунок А.2

Наружный слой стены — кладка из керамического пустотелого кирпича плотностью 1400 кг/м³. Толщина кладки — 380 мм.

Теплоизоляционный слой толщиной 100 мм из минераловатных плит плотностью 125 кг/м³ размещен с наружной стороны стены.

С внутренней стороны стена оштукатурена известково-песчаным раствором толщиной 20 мм, с наружной — штукатурным составом «Полимикс»-ШС толщиной 8 мм.

В соответствии с таблицей 4.1 СНБ 2.04.01 расчетная температура внутреннего воздуха составляет 18 °С, расчетная относительная влажность — 55 %.

Влажностный режим помещений в соответствии с таблицей 4.2 СНБ 2.04.01 — нормальный, условия эксплуатации ограждающих конструкций — Б.

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности l, теплоусвоения s и паропроницаемости m материалов стены приведены в таблице А.1.

Таблица А.1

Расчетное сопротивление теплопередаче стены составляет

м² ×°С/Вт.

Так как данная конструкция стены является многослойной, то в соответствии с СНБ 2.04.01 определенное значение сопротивления теплопередаче является предварительным и подлежит уточнению согласно влажностным режимам материалов слоев.

Определяем температуру на поверхностях стены, граничных поверхностях материалов и в промежуточных сечениях минераловатной плиты и кирпичной кладки при средней температуре наружного воздуха за отопительный период по формуле (9.3) СНБ 2.04.01:

(А.1)

где R_Тi — термические сопротивления слоев ограждающей конструкции от ее внутренней поверхности до рассматриваемого сечения стены, м² × °С/Вт.

Температура внутренней поверхности стены

°С.

Температура граничной поверхности известково-песчаной штукатурки и кирпичной кладки

°С.

Температура в сечениях 2,3 и 4 кирпичной кладки:

°С;

°С;

°С.

Температура граничной поверхности кирпичной кладки и минераловатной плиты

°С.

Температура в сечениях 6,7 и 8 минераловатной плиты:

°С;

°С;

°С.

Температура граничной поверхности минераловатной плиты и наружной полимерминеральной штукатурки

°С.

Температура наружной поверхности стены

°С.

Определяем максимальные парциальные давления водяного пара, соответствующие температурам в сечениях стены, по приложению Ж СНБ 2.04.01:

Е_{в п}= 1962 Па; Е₆ = 1245 Па;

Е₁ = 1937 Па; Е₇ = 1008 Па;

Е₂ = 1829 Па; Е₈ = 808 Па;

Е₃ = 1727 Па; Е₉ = 648 Па;

Е₄ = 1631 Па; Е_{н п} = 634 Па.

Е₅ = 1528 Па;

Определяем сопротивление паропроницанию стены R_п, м² × ч × Па/мг, в соответствии с 9.4 и 9.5
СНБ 2.04.01 по формуле

, (А.2)

где d₁, d₂, d₃, d₄, m₁, m₂, m₃, m₄ — толщины и коэффициенты паропроницаемости материалов стены, соответственно.

м² × ч × Па/мг.

Определяем расчетные парциальные давления водяного пара на граничных поверхностях материалов и в сечениях кирпичной кладки и минераловатной плиты по формуле

(А.3)

где е_в = 1135 Па — парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха при t_в = 18 °С и j_в = 55 %, определяемое по формуле (9.2) СНБ 2.04.01;

е_н = 521 Па — парциальное давление водяного наружного воздуха при средних температуре и относительной влажности за отопительный период, определяемое по таблице 4.4 СНБ 2.04.01;

SR_пi — сумма сопротивлений паропроницанию ограждающей конструкции от внутренней поверхности до рассчитываемого сечения, м² × ч × Па/мг.

Парциальное давление водяного пара на внутренней поверхности стены

е_{в п} = е_в = 1135 Па.

Парциальное давление водяного пара на граничной поверхности внутренней штукатурки и кирпичной кладки

Па.

Парциальное давление водяного пара в сечениях 2,3 и 4 кирпичной кладки:

Па;

Па;

Па.

Парциальное давление водяного пара на граничной поверхности кирпичной кладки и минераловатной плиты

Па.

Парциальное давление водяного пара в сечениях 6,7 и 8 минераловатной плиты:

Па;

Па;

Па.

Парциальное давление водяного пара на граничной поверхности минераловатной плиты и наружной штукатурки

Па.

Парциальное давление водяного пара на наружной поверхности стены

Па.

Определяем расчетные значения относительной влажности в сечениях стены j_i, %, по формуле

, (А.4)

где е_i — расчетные парциальные давления водяного пара на граничных поверхностях материалов и в сечениях 1—9 (см.рисунок А.2), Па;

Е_i — максимальные парциальные давления водяного пара, соответствующие температурам в сечениях стены, Па.

%;

%;

%;

%;

%;

%;

%;

%;

%;

%;

%.

Средние значения относительной влажности воздуха для материалов стены составляют:

— внутренней штукатурки

%;

— кирпичной кладки

%;

— минераловатной плиты

%;

— наружной штукатурки

%.

Таким образом, средняя относительная влажность воздуха для внутренней известково-песчаной штукатурки, кирпичной кладки и минераловатной плиты составляет менее 75 %, а для наружной полимерминеральной штукатурки — более 75 %. Поэтому, в соответствии с СНБ 2.04.01, производим уточненный расчет сопротивления теплопередаче стены, приняв для известково-песчаной штукатурки, кирпичной кладки и минераловатной плиты условия эксплуатации А, а для полимерминеральной штукатурки — условия эксплуатации Б и соответствующие коэффициенты теплопроводности материалов.

Тогда уточненное сопротивление теплопередаче стены составит

м² × °С/Вт.

Нормативное сопротивление теплопередаче для наружных стен из штучных материалов согласно таблице 5.1 СНБ 2.04.01 составляет 2,0 м² ×°С/Вт.

Тепловая инерция данной конструкции стены составляет

(А.5)

где d, l и s — соответственно толщины и коэффициенты теплопроводности и теплоусвоения материалов стены.

Согласно таблице 5.2 СНБ 2.04.01 для ограждающих конструкций с тепловой инерцией 4 < D ≤ 7 за расчетную зимнюю температуру наружного воздуха следует принимать среднюю температуру наиболее холодных трех суток, определяемую как среднее арифметическое из температур наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, которые для Брестской области соответственно составляют минус 25 °С и минус 21 °С (таблица 4.3 СНБ 2.04.01).

Расчетная зимняя температура наружного воздуха составляет

°С.

Требуемое сопротивление теплопередаче по формуле (5.2) СНБ 2.04.01:

м² × °С/Вт.

Экономически целесообразное сопротивление теплопередаче по формуле (5.1) СНБ 2.04.01:

м² ×°С /Вт,

где C_{т э} = 19 200 руб/Гкал (4570 руб/ГДж);

z_от = 187 сут (из таблицы 4.4 СНБ 2.04.01);

t_{н от} = 0,2 °С (из таблицы 4.4 СНБ 2.04.01);

C_м = 160 000 руб/м³;

l = 0,054 Вт/(м ×°С).

В соответствии с 5.1 СНБ 2.04.01 сопротивление теплопередаче данной конструкции стены должно быть не менее R_{т норм} = 2,0 м² × °С/Вт, что выполняется, так как R_{т у} = 2,904 м² × °С/Вт.