Проблемы проектирования теплозащиты наружных стен

Июль 22, 2022

Главная
Разное
Проблемы проектирования теплозащиты наружных стен

Содержание

2. Параметры теплозащиты: Необходимое сопротивление теплопередаче Ненакопление парообразной и конденсированной влаги Невыпадение конденсата на внутренних поверхностях Требуемое
3. Нормы теплозащиты стен в России – одни из самых высоких в мире Распределение требуемых приведенных сопротивлений
4. Основные конструкции стен с повышенным уровнем теплозащиты, применяемые в современном строительстве Сопротивление теплопередаче стен 2,0-3,0 м2
5. Здания со стенами из мелких блоков с облицовкой из кирпичной кладки 5
6. Стены с системой теплоизоляции с тонким штукатурным слоем 6
7. Стены с навесными фасадными системами с вентилируемой воздушной прослойкой Кронштейн из нержавейки Кронштейн из алюминия 7
8. Основные схемы конструктивных решений наружных стен, как объектов теплозащиты: а, б – однослойные (сплошные) стены; в
9. Теплопередача в многослойном ограждении δ, δ1, δ2 – толщины слоев; λ, λ1, λ2 – коэффициенты теплопроводности
10. Структура теплопотерь в зданиях (%) 10 Реальная экономия теплопотерь от увеличения Rто составляет лишь часть от
11. Структура теплопотерь по элементам ограждающих конструкций (%) 11 47 Вывод: половина теплопотерь (47%) зависит от конструктивных
12. 12 Температуры внутренней поверхности горизонтального стыка железобетонных панелей наружных стен: 1 – гернит; 2 – цементный
13. Невыпадение конденсата на внутренних поверхностях наружных стен в зонах теплотехнических неоднородностей τ´в >tр , где :
14. 14 Узел примыкания наружной стены к монолитному железобетонному каркасу 1 - перекрытие, 2 - колонна, 3
15. 15 Температурные изотермы в месте опирания плиты перекрытия
16. Плесень на оконных откосах в жилом доме (Казань, ул.Глушко, д.9) 16
17. • Действующие нормативные документы – СНиП и СП предусматривают конструирование наружных стен только с позиции энергосбережения
18. Высотный дом в городе Санкт-Петербург, по ул. Косыгина 18
19. Узлы 19
20. 20
21. 21
22. Данные John Morton Великобритания Россия 22
23. Из "Технологии строительства" № 1(63)/2009 23
24. Московский Комсомолец № 25703 от 27 июля 2011 г. 24
25. Причины разрушения наружных стен Ошибки проектных решений недостаточное армирование кладки облицовачных слоев, отсутствуют требования к форме
26. Распределение температур в трехслойной стене с облицовочным слоем из кирпича (120мм) Увеличение сопротивления теплопередаче может привести
27. Продолжительность эксплуатации фасадных систем до первого капитального ремонта в зависимости от величины их сопротивления теплопередаче (по
28. Рекомендации по проектированию теплозащиты наружных стен с ограничением или исключением конденсации парообразной влаги Проектирование основано на
29. , мг/м2·ч В климатических условиях Казани (зимой) (eВ –eН) ≈ 1000 Па RПО для существующих наружных
30. Конденсация парообразной влаги в ограждении Условия конденсации: равенство действительной упругости водяного пара в каком либо сечении
31. Обобщённая кривая условий конденсации парообразной влаги в ограждении 31
32. Требования СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” по защите от переувлажнения ограждающих конструкций Нормируется сопротивление паропроницанию ограждающей
33. 33 Образование плоскости и зоны конденсации Пример. (однослойное ограждение из обыкновенного глиняного кирпича) Δ = 77см
34. Анализ увлажнения многослойных ограждений по методу Фокина-Власова Распределение температур (t и τ), действительных (е) и максимальных
35. Количество конденсирующей парообразной влаги, мг / м2·ч Параметры для расчета количества конденсата в ограждении: G1 –количество
36. Первое условие проектирования: Обеспечение беспрепятственного прохождения водяного пара от внутренней поверхности к наружной Это обеспечивается таким
37. Пример. Конструкция ограждения приведена в СТО 00044807-001-2006 «Теплозащитные свойства ограждающих конструкций», М.: РОИС, 2006 Характеристика слоев:
38. Второе условие проектирования: Обеспечение опережающего нарастания сопротивления паропроницаемости слоёв R от внутренней поверхности к наружной по
39. 39 Сочетания между сопротивлениями теплопередаче и паропроницанию слоёв ограждения в относительных единицах 3 Опережение нарастание сопротивления
40. Температура начала конденсации tнк в зависимости от соотношения ΣRTi /RTO к ΣRПi /RПO 40
41. Зависимость температуры начала конденсации tнк от усреднённого соотношения ограждающей конструкции 41
42. Сопоставление процессов конденсации в однослойной и многослойной конструкциях Однослойная конструкция и кирпича δ=770 мм При определённой
43. Изменение температуры начала конденсации tнк путем изменения паропроницаемости слоёв ( на примере ограждения по СТО РОИС)
45. Скачать презентацию

Слайд 2

Параметры теплозащиты:
Необходимое сопротивление теплопередаче
Ненакопление парообразной и конденсированной влаги
Невыпадение конденсата на внутренних

поверхностях
Требуемое сопротивление теплопередаче для Казани Rто :
до 1995 года – 1 (м2·0С)/Вт
после 1995 года – 3,2 (м2·0С)/Вт

ТР

Слайд 3

Нормы теплозащиты стен в России – одни из самых высоких в мире Распределение

требуемых приведенных сопротивлений теплопередаче по территории России

3,0

2,5

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

5,0

4,0

2,5

3,0

Сопротивление теплопередаче стены в 2 кирпича 1,0 м2 оС/Вт

3,5

Слайд 4

Основные конструкции стен с повышенным уровнем теплозащиты, применяемые в современном строительстве Сопротивление

теплопередаче стен 2,0-3,0 м2 оС/Вт

Слайд 5

Здания со стенами из мелких блоков с облицовкой из кирпичной кладки

Слайд 6

Стены с системой теплоизоляции с тонким штукатурным слоем
6

Слайд 7

Стены с навесными фасадными системами с вентилируемой воздушной прослойкой
Кронштейн
из

нержавейки

Кронштейн
из алюминия

Слайд 8

Основные схемы конструктивных решений наружных стен, как объектов теплозащиты:
а, б –

однослойные (сплошные) стены;
в – двухслойные стены с наружным утеплением и штукатуркой по сетке;
г – трехслойные стены с облицовочным слоем из кирпича или камня;
д – стена с невентилируемой воздушной прослойкой;
е – стена с вентилируемой воздушной прослойкой.
1-внутренняя штукатурка; 2– наружная штукатурка; 3-конструкционно- теплоизоляционный материал; 4 – лицевой кирпич или камни, составляющие сплошное сечение со стеной; 5 – конструкционный материал; 6 – теплоизоляционный слой; 7 – лицевой кирпич или камни, связанные с конструкционным слоем гибкими связями; 8 – пленка типа Тайвек; 9 – листовые или плитные облицовочные слои; 10 – приточное отверстие;
11- вытяжное отверстие

Слайд 9

Теплопередача в многослойном ограждении
δ, δ1, δ2 – толщины слоев; λ, λ1,

λ2 – коэффициенты теплопроводности материалов слоя, причем λ1» λ2,
Q- тепловой поток

, Вт/м2

Rто = Rтв+∑ Rтi + Rтн ,(м2·0С)/Вт.

Тепловой поток :

Сопротивление теплопередаче “по глади” стены

Слайд 10

Структура теплопотерь в зданиях (%)
10
Реальная экономия теплопотерь от увеличения Rто составляет
лишь

часть от 14% (по данным НИИСФ – 5 ÷ 8%)

Слайд 11

Структура теплопотерь по элементам
ограждающих конструкций (%)
11
47
Вывод: половина теплопотерь (47%) зависит

от конструктивных решений
узлов ограждений, содержащих теплотехнические неоднородности
(“мостики холода”).

Слайд 12

12
Температуры внутренней поверхности горизонтального стыка железобетонных панелей наружных стен:
1 – гернит;

2 – цементный раствор; 3 – фибролит; 4 – железобетонная плита междуэтажного перекрытия; 5 – пенополистирол

Температурное поле в наружном углу стены из силикатного кирпича

Температурные поля у оконного проема в
стене кирпича:

а – при двойных раздельных оконных переплетах;
б – при спаренных оконных переплетах

Слайд 13

Невыпадение конденсата на внутренних поверхностях наружных стен в зонах теплотехнических неоднородностей

τ´в >tр , где : τ´в- температура внутренней поверхности в зоне теплотехнических неоднородностей; tр - температура точки росы Для типовых теплотехнических неоднородностей (по СП 23-101-2004) величина τ´в может быть определена по известным формулам В остальных случаях на основании расчета температурных полей в узлах ограждающих конструкций.

Слайд 14

14
Узел примыкания наружной стены к монолитному железобетонному каркасу
1 - перекрытие,
2

- колонна,
3 - пенобетонные блоки,
4 - термовкладыш URSA,
5 - теплоизоляционные плиты URSA,
6 - сетка,
7 - наружная штукатурка,
8 - внутренняя штукатурка

Слайд 15

15
Температурные изотермы в месте опирания плиты перекрытия

Слайд 16

Плесень на оконных откосах в жилом доме (Казань, ул.Глушко, д.9)
16

Слайд 17

• Действующие нормативные документы – СНиП и СП
предусматривают конструирование наружных

стен
только с позиции энергосбережения
• Нормы не учитывают изменение параметров теплозащиты
при эксплуатационных воздействиях
• В результате, после нескольких лет эксплуатации
в наружных стенах появляются всевозможные дефекты

Слайд 18

Высотный дом в городе Санкт-Петербург, по ул. Косыгина
18

Слайд 19

Узлы
19

Слайд 20

20

Слайд 21

21

Слайд 22

Данные John Morton Великобритания
Россия
22

Слайд 23

Из "Технологии строительства"
№ 1(63)/2009
23

Слайд 24

Московский Комсомолец № 25703
от 27 июля 2011 г.
24

Слайд 25

Причины разрушения наружных стен
Ошибки проектных решений
недостаточное армирование кладки облицовачных

слоев,
отсутствуют требования к форме растворных швов (вогнутый шов при
щелевых облицовочных кирпичах приводит к замачиванию пустот),
гибкие связи, кладочные сетки и анкера выполняются из некоррозионно
-стойкой стали,
отсутствие расчетов по влагонакоплению и защите конструкций от
конденсата и коррозии
Ошибки производства работ
массовые отступления от проектных решений в части замены металла,
кирпича, блоков, утеплителя, анкеров и т.д.
не выполнение строительных допусков,
уменьшение количества анкерных связей для крепления
теплоизоляционных и облицовочных слоев к конструкционному слою.
Главная причина – недостаточный учет эксплуатационных воздействий
при конструировании наружных стен

Слайд 26

Распределение температур в трехслойной стене с облицовочным слоем из кирпича (120мм)
Увеличение

сопротивления теплопередаче может привести к снижению долговечности

Сопротивление теплопередаче стены Rто
1 – 1,2 (м2·0С)/Вт
2 – 3,2 (м2·0С)/Вт

Внутренняя
поверхность

Наружная
поверхность

Слайд 27

Продолжительность эксплуатации фасадных систем до первого капитального ремонта в зависимости от

величины их сопротивления теплопередаче (по данным Лобова О.И. и Ананьева А.И. )

Слайд 28

, мг/м2·ч
В климатических условиях Казани (зимой)
(eВ –eН) ≈ 1000

Па
RПО для существующих наружных стен
RПО = от 3 до 20 (м2·ч·Па)/мг

Диффузия парообразной влаги через однослойную ограждающую конструкцию

Слайд 30

Конденсация парообразной влаги в ограждении
Условия конденсации: равенство действительной упругости водяного пара

в каком либо сечении (е) максимальной упругости
( или пределу насыщения ) в том же сечении (Е) ,
т.е. е=Е или φ=(е/Е)100=100%

Слайд 31

Обобщённая кривая условий конденсации парообразной влаги
в ограждении
31

Слайд 32

Требования СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” по защите от переувлажнения ограждающих

конструкций

Нормируется сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации – Rп
Условие соответствия СНиПу Rп > Rп
Требуемое сопротивление паропроницанию Rп определяется из условий ненакопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации
В основу требований положено равенство потоков
парообразной влаги до и после плоскости
конденсации
СНиП не содержит рекомендаций по конструированию
ограждений, которые бы не накапливали влаги.
СНиП лишь оценивает конструкцию сформированную
из условий энергосбережения

тр

Слайд 33

33
Образование плоскости и зоны конденсации
Пример. (однослойное ограждение из обыкновенного глиняного кирпича)
Δ

= 77см (в три кирпича), λ = 0,7 Вт/(м·ºС), μ = 0,11 мг/(м·ч·Па)
Условные слои толщиной по 15,4 см

(расчет)

Слайд 34

Анализ увлажнения многослойных ограждений по методу Фокина-Власова
Распределение температур (t и τ),

действительных (е) и максимальных (Е) давлений водяного пара по сечению наружной стены:
1- теплоизоляционный слой; 2 – несущий слой. Заштрихованная
треугольная область на рис.(а) - зона конденсации водяного пара

Слайд 35

Количество конденсирующей парообразной влаги, мг / м2·ч
Параметры для расчета количества конденсата

в ограждении:
G1 –количество водяного пара, идущего до сечения 1/2 из помещения;G2 – количество водяного пара, выходящего из ограждения в наружный воздух

За сутки это составит – 67,5 г/м2
За месяц – 2 026,44 г/м2,
то есть более 2л воды на 1 м2

масштаб RП, – (м2·ч·Па)/мг

масштаб Е и е, Па

Слайд 36

Первое условие проектирования:
Обеспечение беспрепятственного прохождения водяного пара
от внутренней поверхности к

наружной
Это обеспечивается таким расположением слоёв, паропроницае-
мость которых нарастает от внутренней поверхности (GВП) к
наружной (GНП), т.е.
Паропроницаемость слоя – это не
количество влаги, проходящей через
слой, а «пропускная способность» слоя.
паропроницаемость слоя
Gi=1/ RПi= μi/δi, мг/(м2 · ч·Па)

Слайд 37

Пример. Конструкция ограждения приведена в СТО 00044807-001-2006 «Теплозащитные свойства ограждающих конструкций»,

М.: РОИС, 2006
Характеристика слоев: 1 – известково-песчаный раствор, δ1 =0,02м, λ 1 =0,7 Вт/м·ºС, μ 1 = 0,12 мг/(м2·ч·Па); 2 – керамический эффективный кирпич, δ2 =0,25м, λ 2 =0,58 Вт/м·ºС, μ 2 = 0,14 мг/(м2·ч·Па); 3 – монолитный пенобетон, δ3 =0,15м, λ 3 =0,095 Вт/м·ºС, μ 3 = 0,25 мг/(м2·ч·Па); 4 – керамический эффективный кирпич, δ2 =0,25м, λ 2 =0,58 Вт/м·ºС, μ 2 = 0,14 мг/(м2·ч·Па);
Климатические условия (г.Самара): tн=-12,2 ºС, φн= 83%, tв=20ºС, φн= 55%, отсюда Е н=213 Па, е н=177 Па, Е в=2338 Па, е в=1286 Па.

Паропроницаемость слоев ограждения по СТО
Паропроницаемость слоев ограждения после коррекции
Кирпичная кладка заменена на железобетон той же толщины (δ2 =0,25м, λ 2 =1,92, μ 2 = 0,03)
Толщина монолитного пенобетона увеличена на 10см (δ3 =0,25м)

Зависимость (Е-е) в сечении 3/4 от температуры наружного воздуха tH:
а – ограждение по СТО;
б – скорректированное
ограждение

Распределение действительных (е) и максимальных (Е) упругостей водяного пара по сечению ограждения:
а – ограждение по СТО [44]; б – скорректированное ограждение. Область с вертикальной штриховкой – зона конденсации

Слайд 38

Второе условие проектирования:
Обеспечение опережающего нарастания сопротивления паропроницаемости слоёв R от внутренней

поверхности к наружной по отношению к нарастанию сопротивления теплопередаче этих слоёв R
Сопротивления теплопередаче RТi и паропроницания Rпi отдельных слоев определяют главные параметры условий конденсации Е и е
Величина (Е i) определяется температурой слоя τ i, распределение которой по сечениям ограждения зависит от RТi

Величина (е i) в том же сечении определяется величиной Rпi

В этих формулах нарастание сопротивления теплопередаче от внутренней поверхности RТi и паропроницанияю Rпi выражены в относительных единицах к сопротивлениям теплопередаче и паропроницания всего ограждения , т.е.

Слайд 39

39
Сочетания между сопротивлениями теплопередаче и паропроницанию слоёв ограждения в относительных единицах
3

Опережение нарастание сопротивления паропроницанию
слоёв ограждения по отношению к сопротивлению
теплопередаче

1 Опережение нарастание сопротивления теплопередаче
слоёв ограждения по отношению к сопротивлению
паропроницания

2 Пропорциональное нарастание сопротивления
теплопередаче и паропроницания

Слайд 40

Температура начала конденсации tнк в зависимости от соотношения ΣRTi /RTO к

ΣRПi /RПO

Слайд 41

Зависимость температуры начала конденсации tнк от усреднённого соотношения ограждающей конструкции
41

Слайд 42

Сопоставление процессов конденсации в однослойной и многослойной конструкциях
Однослойная конструкция и

кирпича δ=770 мм
При определённой tн вблизи наружной
поверхности образуется плоскость
конденсации. При дальнейшем понижении tн
конденсация парообразной влаги идет по
сечению в сторону внутренней поверхности
(зона конденсации)

Многослойная конструкция по СТО РОИС
При определённой tн с наружной стороны
утеплителя образуется плоскость
конденсации. При дальнейшем понижении tн
зона конденсации не наблюдается, происходит
увеличение количества конденсата.

Слайд 43

Изменение температуры начала конденсации tнк путем изменения паропроницаемости слоёв ( на

примере ограждения по СТО РОИС) 1.- параметры ограждения по СТО РОИС: 6 > 0,56 < 1,67 > 1,17 2.- тоже ограждение с изменёнными параметрами слоёв: 6 > 0,12 < 1,0 < 1,17

Сочетание ΣRTi /RTO и ΣRПi /RПO ограждающей конструкции

Зависимость(Е-е) по сечению ¾ от температуры наружного воздуха

Проблемы проектирования теплозащиты наружных стен

Содержание

Параметры теплозащиты:Необходимое сопротивление теплопередачеНенакопление парообразной и конденсированной влагиНевыпадение конденсата на внутренних

Нормы теплозащиты стен в России – одни из самых высоких в мире Распределение

Основные конструкции стен с повышенным уровнем теплозащиты, применяемые в современном строительстве Сопротивление

Здания со стенами из мелких блоков с облицовкой из кирпичной кладки

Стены с системой теплоизоляции с тонким штукатурным слоем6

Стены с навесными фасадными системами с вентилируемой воздушной прослойкой Кронштейн из

Основные схемы конструктивных решений наружных стен, как объектов теплозащиты:а, б –

Теплопередача в многослойном огражденииδ, δ1, δ2 – толщины слоев; λ, λ1,

Структура теплопотерь в зданиях (%)10Реальная экономия теплопотерь от увеличения Rто составляетлишь

Структура теплопотерь по элементам ограждающих конструкций (%)1147Вывод: половина теплопотерь (47%) зависит

12Температуры внутренней поверхности горизонтального стыка железобетонных панелей наружных стен:1 – гернит;

Невыпадение конденсата на внутренних поверхностях наружных стен в зонах теплотехнических неоднородностей

14Узел примыкания наружной стены к монолитному железобетонному каркасу1 - перекрытие, 2

15Температурные изотермы в месте опирания плиты перекрытия

Плесень на оконных откосах в жилом доме (Казань, ул.Глушко, д.9)16

• Действующие нормативные документы – СНиП и СП предусматривают конструирование наружных

Высотный дом в городе Санкт-Петербург, по ул. Косыгина18

Узлы19

20

21

Данные John Morton ВеликобританияРоссия22

Из "Технологии строительства" № 1(63)/200923

Московский Комсомолец № 25703от 27 июля 2011 г.24

Причины разрушения наружных стен Ошибки проектных решений недостаточное армирование кладки облицовачных

Распределение температур в трехслойной стене с облицовочным слоем из кирпича (120мм)Увеличение