ПРАВИТЕЛЬСТВО МОСКВЫ
КОМИТЕТ ПО АРХИТЕКТУРЕ И ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВУ
УКАЗАНИЕ
от 21 января 2002 г. N 4
ОБ УТВЕРЖДЕНИИ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ
И ПРИМЕНЕНИЮ ФАСАДНОЙ СИСТЕМЫ С ВЕНТИЛИРУЕМЫМ
ВОЗДУШНЫМ ЗАЗОРОМ "КРАСПАН"
1. Утвердить и ввести в действие для использования проектными
организациями, осуществляющими проектирование жилых и
общественных зданий, разработанные ЦНИИЭП жилища по заказу
Москомархитектуры Рекомендации по проектированию и применению для
строительства и реконструкции зданий в г. Москве системы с
вентилируемым воздушным зазором "Краспан".
2. Управлению перспективного проектирования и нормативов
(Зобнин A.П.) совместно с ГУП "Управление экономических
исследований, информатизации и координации проектных работ"
(Дронова И.Л.) обеспечить издание и распространение Рекомендаций.
3. Контроль за выполнением указания возложить на Управление
перспективного проектирования и нормативов (Зобнин А.П.).
Первый заместитель председателя
Ю.В. Гольдфайн
Утверждены
указанием Москомархитектуры
от 21 января 2002 г. N 4
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ПРИМЕНЕНИЮ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
И РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ В Г. МОСКВЕ ФАСАДНОЙ СИСТЕМЫ
С ВЕНТИЛИРУЕМЫМ ВОЗДУШНЫМ ЗАЗОРОМ "КРАСПАН"
Предисловие
1. Разработаны: Центральным научно - исследовательским и
проектным институтом жилых и общественных зданий (ЦНИИЭП жилища).
Авторский коллектив:
д.т.н. Николаев С.В. - руководитель работы
д.т.н. Граник Ю.Г. - общее руководство
инж. Ставровский Г.А. - общая редакция
д.т.н. Зырянов В.С. - прочностные расчеты
к.т.н. Беляев В.С. - теплотехнические расчеты
к.т.н. Киреева Э.И. - конструкция системы
к.т.н. Граник М.Ю. - конструкции, компьютерная
графика
Консультанты:
директор ООО "Фаско - Строй"
Ковалев О.Е. - организационно - технические
начальник ПТО ООО "Фаско - решения и конструкция
Строй" Алексеенко И.Г. системы
директор ООО "Краспан"
Клеменков А.И.
2. Подготовлены к утверждению и изданию Управлением
перспективного проектирования и нормативов Москомархитектуры.
3. Утверждены указанием Москомархитектуры от 21.01.2002 N 4.
Настоящий документ не может быть полностью или частично
воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве
официального издания без разрешения Москомархитектуры.
1. Введение
1.1. Рекомендации являются методическим и справочным пособием
для специалистов, выполняющих разработку проектов систем наружных
ограждений с вентилируемым воздушным зазором для фасадной отделки
и утепления строящихся и реконструируемых зданий в г. Москве.
1.2. В системе слой наружной облицовки фасада установлен с
воздушным зазором относительно расположенного за ним слоя плит
утеплителя. Облицовочный слой выполняется из прессованных
фиброцементных плит "Краспан", окрашенных или покрытых крошкой
натурального камня. Система опробирована на достаточном количестве
зданий в г. Красноярске и других городах России.
1.3. Разработчиком системы является ООО "Профис" (г.
Красноярск), а поставщиком комплектующих деталей и исполнителем
подрядных работ - ООО "Фаско - Строй" (г. Москва).
1.4. Рекомендации содержат следующие данные: назначение и
область применения системы, конструктивное решение системы, состав
исходных данных для проектирования, методику расчетов всех
расчетных параметров системы, способы производства работ, правила
эксплуатации системы и ее технико - экономические показатели.
2. Назначение и область применения
2.1. Система предназначена для теплоизоляции и облицовки
прессованными фиброцементными плитами фасадов зданий и сооружений
в соответствии со II этапом СНиП II-3-79* и МГСН 2.01-99.
2.2. Систему допускается применять для строительства и
реконструкции зданий в г. Москве с кирпичными, бетонными и стенами
из других материалов плотностью более 600 кг/куб. м.
Ограничения области применения системы приводятся в разделе 3
приложения к техническому свидетельству Госстроя России на эту
систему.
3. Конструктивное решение системы
3.1. Система является многослойной конструкцией, состоящей из
несущего каркаса, утепляющего слоя, фасадных плит "Краспан" и ряда
фасонных элементов для устройства швов, оконных откосов, сливов и
т.п.
Основанием для системы являются несущие конструкции наружных
стен зданий из различных материалов: кирпича, монолитного и
сборного бетона и др.
3.2. Несущий каркас системы включает в себя следующие элементы
(рис. 3.1):
- кронштейны НК1;
- горизонтальные профили НК4;
- вертикальные профили НК2 и НК3;
- профили оконных откосов НК5;
- П-образные профили для отделки карнизов НК6.
Все элементы несущего каркаса и их крепежные детали
изготавливаются из оцинкованной стали.
3.3. Наиболее нагруженными элементами несущего каркаса
являются кронштейны НК-1 (рис. 3.2), которые крепятся к основанию
с помощью анкерных болтов АК1. Длина анкерных болтов определяется
расчетом и выбирается в зависимости от материала стены. В
системе используются два их основных типоразмера: 10 x 90 мм и
10 x 250 мм. Размещение кронштейнов на фасаде стены определяется
проектом в зависимости от архитектурного решения здания.
Рекомендуемые шаги кронштейнов: по горизонтали - 600 мм, по
вертикали - 995 мм и 595 мм (чередующийся шаг) (рис. 3.1).
Кронштейны отличаются длиной рабочей части, которая зависит в
основном от толщины утепляющего слоя; для Московского региона он
может быть равен 150-175 мм в зависимости от коэффициента
теплопроводности применяемых минераловатных плит, а также
материала и толщины наружных стен. В системе приняты семь основных
типов кронштейнов с длиной рабочей части 55, 75, 100, 125, 150,
175 и 200 мм. Для устранения мостиков холода под кронштейны
устанавливаются изолирующие паронитовые прокладки. К кронштейнам
крепятся все остальные элементы несущего каркаса.
3.4. Горизонтальные несущие профили НК4 (рис. 3.3) крепятся к
кронштейнам стальными оцинкованными заклепками размером 4,8 x 8
мм. Длина и шаг профилей указываются в проекте. При этом
максимальный шаг не должен превышать 995 мм. Стыковка
горизонтальных профилей производится с учетом зазоров для
компенсации температурных деформаций (15 мм). Запрещается
скреплять горизонтальные профили между собой.
3.5. Минераловатные плиты утеплителя устанавливаются на
горизонтальные профили НК4 и крепятся к стене (основанию)
специальными полимерными анкерами или дюбелями ДС. Длина дюбелей
зависит от толщины утеплителя, расход - не менее 5 шт. на 1 кв. м
поверхности фасада. В системе приняты следующие типы дюбелей:
- анкеры IДР4/б ART для крепления утеплителя толщиной 40-60 мм;
- строительные дюбели 50-5.5-10.1.250 для крепления утеплителя
толщиной 50-200 мм.
Рекомендуемые размеры минераловатных плит 600 x 1000 мм. Если
применяется несколько слоев теплоизоляции, для избежания потерь
тепла швы в слоях утеплителя следует выполнять вперевязку.
Для защиты теплоизоляции от возможного проникновения влаги
может применяться влаговетрозащитная паропроницаемая пленка типа
"TYVEK", которая укладывается непосредственно на теплоизоляцию с
нахлестом 150-200 мм.
3.6. Вертикальные несущие профили НК2 и НК3 (половинный) (рис.
3.4) крепятся к горизонтальным профилям НК4 стальными
оцинкованными заклепками 4,8 x 8 мм и предназначены для крепления
на них фасадных плит. Профили НК2 устанавливаются в местах
вертикальных стыков фасадных плит, а профили НК3 (половинные) - в
средней части фасадных плит, боковых откосах окон и конструкциях
наружного и внутреннего углов здания. Стыковка несущих
вертикальных профилей производится с зазором 15 мм, учитывающим
температурные деформации. Этот стык всегда следует совмещать с
горизонтальным стыком облицовочных плит.
3.7. Несущий профиль НК5 (рис. 3.5) применяется для крепления
фасадных плит и верхнего откоса ФР6 у оконных проемов (рис. 3.9,
3.10); он крепится к стене анкерными болтами АК2 размером
8 x 60 мм.
3.8. Несущий П-образный горизонтальный профиль НК6 (рис. 3.5)
применяется в конструкциях карнизов (рис. 3.13); крепится к
кронштейну НК1 стальными оцинкованными заклепками 4,8 x 8 мм;
служит для крепления фасадных плит карнизов как непосредственно к
профилю, так и через вертикальные несущие профили НК2 и НК3.
3.9. Для облицовки фасадов применяются фасадные плиты
"Краспан", изготавливаемые на основе высокопрочных прессованных
волокнисто - цементных листов толщиной 8 мм. Используются два типа
фасадных плит:
- с поверхностью из каменной крошки ("Краспан Стоун");
- с гладкой цветной поверхностью ("Краспан Колор").
Крепление фасадных плит к несущим вертикальным профилям НК2 и
НК3, а также к профилям НК5 и НК6 производится с помощью стальных
оцинкованных фасадных заклепок размером 4,8 x 21 мм с окрашенной
головкой. Шаг заклепок по высоте у кромок плиты 300 мм, в
середине плиты - 600 мм. Учитывая возможность теплового
расширения плит в местах их креплений к несущим вертикальным
стальным профилям, необходимо оставлять зазор, для чего отверстия
в плитах для фасадных заклепок просверливаются на 1,5 мм больше
их диаметра. Во избежание непосредственного контакта фасадных
плит со стальными вертикальными профилями между ними в местах
креплений прокладывается резиновая уплотнительная лента ПР. Не
допускается крепление фасадных плит к двум соседним по высоте
вертикальным несущим профилям. Способ и места креплений плит
указываются в проекте.
3.10. Облицовка горизонтальных плоскостей оконных откосов в
системе предусматривается с помощью стальных оцинкованных
фасонных элементов: ФР6 - верхний откос окна и ФР7 - оконный
слив (рис. 3.11). Крепление оконного откоса ФР6 осуществляется
к несущим профилям НК5 стальным оцинкованными заклепками 4,8 x 8
мм; оконный слив ФР7 крепится к оконной коробке. Габариты
фасонных элементов ФР6 и ФР7 зависят от размеров окон и
указываются в проекте.
3.11. Кроме перечисленных выше, в системе имеется ряд
вспомогательных элементов, в том числе:
- металлические планки из стальных оцинкованных или алюминиевых
листов, окрашенных порошковыми красителями в цвет фасадных плит;
- резиновые уплотнительные прокладки ПР шириной 36 мм и 60 мм.
Металлические планки - это набор фасонных расшивочных
элементов ФР1-ФР5 (рис. 3.6 и 3.7), применяемых в вертикальных и
горизонтальных стыках, а также в наружных углах фасадных плит. В
горизонтальных стыках применяются планки ФР4, препятствующие
проникновению воды вовнутрь системы. Они удерживаются фасадными
заклепками, фиксирующими нижнюю кромку фасадной плиты (рис. 3.9,
3.11 и 3.14). При монтаже планок ФР4 необходимо оставлять
вентиляционный зазор не менее 15 мм между планкой и фасадной
плитой, находящейся под ней.
В вертикальных стыках фасадных плит используются планки ФР3 и
ФР5 (рис. 3.8), во внешних углах - планки ФР1 и ФР2 (рис. 3.12).
Резиновые уплотнительные прокладки шириной 36 мм используются
для герметизации открытых вертикальных стыков, а также в качестве
прокладочного материала на скрытых половинных вертикальных
профилях НК3, в узлах крепления откосов окон. Лента шириной 60 мм
применяется для герметизации внутренних углов, подкладывается под
фасонные элементы внешнего угла.
3.12. Конструктивное решение системы поясняется следующими
рисунками:
- вертикальный и горизонтальный разрезы системы по глухой части
стены - рис. 3.8 и 3.9;
- вертикальный и горизонтальный разрезы системы по проемам -
рис. 3.10 и 3.11;
- горизонтальные разрезы внешнего и внутреннего углов зданий -
рис 3.12 и 3.13.
- вертикальные разрезы системы по карнизной и цокольной частям
здания (примеры) - рис 3.14 и 3.15.
Приводится рис. 3.1. Фрагмент конструктивного решения фасадной
системы "Краспан".
Приводится рис. 3.2. Кронштейн НК1.
Приводится рис. 3.3. Горизонтальный несущий профиль НК4.
Приводится рис. 3.4. Вертикальные несущие профили:
а - НК2;
б - НК3 (половинный).
Приводится рис. 3.5. Несущие профили:
а - оконного откоса НК5;
б - карниза НК6.
Приводится рис. 3.6. Фасонные расшивочные элементы ФР1, ФР2
(металлические планки).
Приводится рис. 3.7. Фасонные расшивочные элементы ФР3 - ФР5
(металлические планки).
Приводится рис. 3.8. Горизонтальный разрез системы.
Приводится рис. 3.9. Вертикальный разрез системы.
Приводится рис. 3.10. Горизонтальный разрез по оконному проему.
Приводится рис. 3.11. Вертикальный разрез по оконному проему.
Приводится рис. 3.12. Горизонтальный разрез внешнего угла
здания.
Приводится рис. 3.13. Горизонтальный разрез внутреннего угла
здания.
Приводится рис. 3.14. Вертикальный разрез системы по карнизу
(пример).
Приводится рис. 3.15. Вертикальный разрез системы по цоколю
(пример).
4. Техническое решение архитектурных элементов фасада
4.1. Конструкция архитектурных элементов фасада
разрабатывается на основании содержащихся в задании на
проектирование архитектурных чертежей, кроме случаев, когда
архитектурное решение фасадов входит в состав работ по данному
зданию.
4.2. Фасадная система "Краспан" располагает следующими
средствами для решения архитектурных задач:
4.2.1. Широкие возможности по выбору цвета и фактуры фасадной
поверхности облицовочных плит, в том числе сочетания нескольких
цветов на одном фасаде.
4.2.2. Возможен прием наложения на основной облицовочный слой
фрагментов облицовочных плит другого цвета.
4.2.3. Специальное решение элементов несущего каркаса
позволяет отдельные участки фасада делать выступающими из его
плоскости. Таким образом можно оснастить фасад карнизами,
поясками, пилястрами и т.п.
4.2.4. Архитектурные детали в виде поясков, карнизов,
обрамлений проемов и других элементов можно выполнить из
предварительно выкроенных и выгнутых стальных оцинкованных листов,
покрытых цветными полимерными составами. Эти детали крепятся к
несущему каркасу системы.
5. Применяемые материалы и комплектующие детали
5.1. Элементы несущего каркаса, применяемые в системе, в
основном выполняются из оцинкованных стальных листовых материалов
по ГОСТ 14918-80 толщиной от 0,6 до 1,5 мм, в том числе
кронштейны из стали толщиной 1,5 мм, горизонтальные и
вертикальные профили - 1,2 мм; фасонные элементы - 0,6-0,7 мм.
Некоторые фасонные элементы изготавливаются из алюминиевой ленты.
5.2. В качестве утеплителя применяются негорючие плитные
материалы, на которые имеется техническое свидетельство Госстроя
России. В основном это минераловатные плиты "Rockwool" и "Paroc"
отечественного производства и импортные.
5.3. Дюбели для крепления к основанию кронштейнов и плит
утеплителя фирм "Hilti" и "EJOT". Конкретные марки дюбелей
определяются прочностным расчетом, материалом основания, толщиной
плит утеплителя и др.
5.4. В качестве облицовочного материала применяются
прессованные фиброцементные плиты с гладкой цветной поверхностью
"Краспан Колор" и с поверхностью из каменной крошки "Краспан
Стоун" завода "Краспан" (г. Железногорск). Поставляются плиты
следующих размеров: "Краспан Колор" - 1200 x 1200, 1570, 2400 x 8
мм; "Краспан Стоун" - 1200 x 2400 x 8 мм.
5.5. Кроме приведенных в пп. 5.1-5.4 система комплектуется
следующими изделиями:
- прокладка резиновая завода РТИ, г. Красноярск;
- гидроветрозащитная пленка "TYVEK", Франция;
- заклепка стальная "Bralo", Испания;
- комплект паронитовых прокладок завода "Краспан", г.
Железногорск.
5.6. Применяемые в системе материалы и комплектующие детали
должны соответствовать приведенным в приложении к техническому
свидетельству Госстроя России.
6. Исходные данные для проектирования системы
6.1. Проектно - сметная документация на систему для конкретного
объекта разрабатывается на основе задания на проектирование,
подготовленного в соответствии с существующим в г. Москве порядком
и утвержденного заказчиком. Задание на проектирование обязательно
должно содержать требование о соответствии системы II этапу СНиП
II-3-79* и МГСН 2.01-99.
6.2. Задание на проектирование должно включать следующие
исходные данные:
- архитектурные чертежи фасадов здания, включающие данные о
фактуре и цвете облицовочных материалов, чертежи архитектурных
деталей (карнизов, обрамления проемов и т.п.) и другие необходимые
данные, если это не входит в состав работ по данному заданию;
- строительные чертежи наружных стен от фундаментов до
парапетов, включая узлы, поясняющие решение и размеры всех
конструкций;
- данные от разработчиков фундаментов о величине допустимой
дополнительной нагрузки на стены здания;
- план участка, где расположено здание.
Для реконструируемых зданий задание на проектирование
дополнительно должно содержать акт обследования наружных стен
здания, где указываются состояние поверхности фасадов, результаты
испытаний на усилия, с которым принятые дюбели можно вырвать из
стены, и геодезическую съемку поверхностей фасадов с данными о
величине отклонений их отдельных участков от вертикальной
плоскости.
6.3. К заданию на проектирование должно быть приложено
приложение к техническому свидетельству Госстроя России на эту
фасадную систему.
7. Определение основных параметров системы
7.1. К основным параметрам системы следует отнести:
- тип и размер облицовочных плит;
- характеристику принятых плит утеплителя: марку, размеры,
плотность, теплопроводность, наличие или отсутствие защитного
слоя;
- величину воздушного зазора;
- схему размещения на фасаде здания кронштейнов, горизонтальных
и вертикальных профилей со всеми необходимыми размерами;
- размер кронштейнов;
- марку дюбелей для крепления кронштейнов несущего каркаса к
основанию;
- марку дюбелей для крепления плит утеплителя к основанию.
7.2. Тип и размер облицовочных плит, их цвет и фактуру
поверхности определяет главный архитектор проекта, если эти данные
не приведены в задании на проектирование системы.
7.3. Выбор плит утеплителя выполняется на основании расчетов,
методика которых приводится ниже. Там же (в разделе
"Теплотехнические расчеты") имеются рекомендации по определению
величины воздушного зазора.
В случае применения плит утеплителя с кашированной
поверхностью можно обойтись без гидроветрозащитной мембраны.
7.4. Схема размещения на фасаде здания элементов несущего
каркаса разрабатывается исходя из следующих данных:
- размеров по ширине облицовочных плит, вертикальный шов между
которыми должен располагаться в центре вертикального профиля;
- геометрии фасада здания, размещения на фасаде проемов,
балконов, карнизов и других отступающих (выступающих) от
плоскости фасада элементов для минимизации применения
облицовочных плит с нестандартными размерами;
- результатов прочностных расчетов системы, благодаря которым,
в том числе, уточняется шаг по вертикали установки кронштейнов.
7.5. Размеры кронштейнов определяются исходя из следующих
условий:
- схемы размещения несущего каркаса на фасаде здания;
- расстояния от основания до экрана, принятого на основании
теплотехнических расчетов, при этом следует учитывать величину
фактических отклонений фасада от проектного положения;
- результатов прочностных расчетов системы.
7.6. Марку дюбелей для крепления кронштейнов и утеплителя
выбирают с учетом результатов прочностных расчетов системы,
материала основания, паспортных данных рассматриваемых дюбелей и
результатов испытаний принятых дюбелей на выдергивание.
8. Прочностные расчеты
8.1. Методические предпосылки
Прочностные расчеты включают проверку прочности и деформаций
металлических профилей, анкерных болтов и стержней, несущих
нагрузки от массы облицовочных плит, утеплителя и от давления
ветра, стыковых соединений профилей между собой, их креплений к
основным несущим конструкциям здания. Нагрузку от собственной
массы профилей в случаях, когда она относительно мала, возможно не
учитывать.
Физико - механические характеристики материалов профилей, их
соединений и крепежных элементов следует принимать по СНиП [3].
Нагрузки от собственной массы облицовочных плит принимаются по
паспортным данным предприятий - изготовителей. Временные
нагрузки от ветра принимаются по СНиП [2], в данном случае для I
ветрового района г. Москвы, с дополнительными коэффициентами,
учитывающими пульсационную составляющую "гамма" и повышение
p
средней составляющей "гамма" ветрового давления,
m
регламентированными письмом ЦНИИСК N 1-945 от 14.11.2001.
Усилия: изгибающие моменты, поперечные и продольные силы;
прогибы определяются с использованием основных положений
сопротивления материалов и строительной механики.
При проверке прочности и деформаций элементов и стыковых
соединений коэффициенты надежности по нагрузкам "гамма" , а также
f
единый коэффициент надежности по назначению "гамма" = 0,95
принимаются по [2]. n
Подробно методика расчета проиллюстрирована в приводимом ниже
примере (п. 8.4).
В примере исходные параметры даны для конкретных материалов и
конструкций (п. 8.2). В то же время приведенная методика, где все
расчетные формулы даются как в буквенном, так и в числовом
выражении со ссылками на нормативные источники, может быть
использована и для других вариантов и сочетаний материалов и
конструктивных решений.
8.2. Характеристики материалов
Облицовка производится плитами "Краспан Стоун" плотностью
"гамма" = 2400 кг/куб. м.
Плиты навешиваются на стены посредством системы профилей из
оцинкованной стали толщиной "дельта" = 1,2-1,5 мм с расчетными
сопротивлениями по [3] (МПа): на растяжение, сжатие и изгиб
R = 230; на сдвиг R = 133; на смятие R = 175; коэффициент
y s lp
4
условий работы "гамма" = 1; модуль упругости Е = 21 x 10 .
c
Профили соединяются стальными заклепками, а со стеной -
болтами; их расчетные сопротивления по [3]: на растяжение
R = 170 МПа, на срез R = 150 МПа; коэффициент условий работы
bt bs
"гамма" = 0,8.
b
8.3. Расчетные схемы
Направления координатных осей приняты: ось X - горизонтальная в
плоскости стены; ось Y - горизонтальная по нормали к стене; ось Z
- вертикальная в плоскости стены.
Приводится рис. 8.1. Расчетные схемы вертикального профиля.
а - на вертикальные нагрузки;
б - на ветровые нагрузки.
Приводится рис. 8.2. Расчетные схемы горизонтального профиля.
а - на вертикальные нагрузки;
б - на ветровые нагрузки.
Приводится рис. 8.3. Расчетная схема кронштейна.
а - схема нагрузок;
б - эпюра моментов;
в - эпюра поперечных сил.
Расчетная схема вертикальных профилей - двухпролетная балка,
неразрезная на средней опоре и шарнирно опертая с консолями по
концам на горизонтальные профили (рис. 8.1). Шаги профилей в
направлении оси X - l = 0,6 м, пролеты в направлении оси Z - l =
x z
= от 0,6 до 1 м, вылеты консолей l = 0,3 м. К профилю приложена
z,k
вертикальная нагрузка от плит с эксцентриситетом относительно его
центра тяжести e = 0,1 м (рис. 8.1, а) и горизонтальная
y,c
ветровая нагрузка (рис. 8.1, б).
Расчетная схема горизонтальных профилей - многопролетная балка,
опертая на кронштейны, неразрезная на средних опорах и шарнирно
опертая по концам (рис. 8.2). Профили подвергаются изгибу в
плоскости и из плоскости стены от внецентренного действия
вертикальной нагрузки - веса облицовочных плит с эксцентриситетом
e = 10 мм (рис. 8.2, а) и растяжению и изгибу в горизонтальной
y
плоскости от действия ветрового давления с эксцентриситетом e =
z
= 22 мм (рис. 8.2, б). Величина эксцентриситета вертикальной
нагрузки относительно края кронштейнов e равна расстоянию от
y
этого края до центра тяжести облицовки. Шаги профилей по высоте
здания h = 0,6-1 м, расстояния между опорами, равные расстоянию
z
между кронштейнами, l = 0,6 м.
x
Расчетная схема кронштейна - консольная балка (рис. 8.3),
прикрепляемая к стене одним болтом с дюбелем. Кронштейн
воспринимает нагрузку от горизонтального профиля: вертикальную с
плечом e , зависящим от толщины слоя утеплителя, и горизонтальную.
y
Заклепочные и болтовые соединения между профилями, со стеной,
анкеровка в стене рассчитываются на действие усилий среза от
вертикальных нагрузок, растяжения и вырыва от совместного действия
вертикальной и ветровой нагрузок.
8.4. Пример расчета
8.4.1. Исходные данные
В данном примере принят вариант облицовки плитами "Краспан
Стоун" толщиной "дельта" = 8 мм. Толщина слоя утеплителя
"дельта" = 150 мм.
ут n
Вертикальная нормативная нагрузка от веса плит q = "гамма" x
-2 z
x "дельта" = 2400 x 0,008 x 10 = 0,192 кПа = 192 Н/кв. м;
n
расчетная q = "гамма" x q = 1,2 x 0,192 = 0,23 кПа = 230 Н/кв.
z f z
м.
Горизонтальные нагрузки от ветрового давления приняты условно
для высоты H = 80 м; нормативное значение ветрового давления для I
ветрового района W = 0,23 кПа; коэффициент К для зданий высотой
o
80 м, тип местности В; по табл. 6 [2] К = 1,45; аэродинамический
коэффициент принимается максимальный около углов здания с
подветренной стороны С = |-2| = 2; коэффициенты "гамма" = 1,3 и
p
"гамма" = 1,2 (по рекомендациям ЦНИИСК, см. п. 8.1).
m n
Нормативная ветровая нагрузка q = W x К x С x "гамма" x
y o р
x "гамма" = 0,23 x 1,45 x 2 x 1,3 x 1,2 = 1,04 кПа = 1040 Н/кв. м;
m n
расчетная q = "гамма" x q = 1,4 x 1,04 = 1,46 кПа = 1460 Н/кв.
y f y
м.
В средней части фасада здания для ветровой нагрузки
аэродинамический коэффициент С значительно меньше [2], и в случае
унификации с угловыми зонами шагов подконструкций они будут иметь
дополнительный запас прочности.
При необходимости исключения такого запаса следует произвести
отдельный расчет, при этом коэффициент "гамма" согласно
p
рекомендации ЦНИИСК следует определять по формуле (8) [2].
8.4.2. Расчет вертикального профиля
Геометрические характеристики
Для поперечного сечения (относительно оси X): "дельта" =
= 1,2 мм;
4 4
А = 212 кв. мм; A = 200 кв. мм; J = 23479 мм ; J = 21835 мм ;
n n
W = 1689 куб. мм; W = 1571 куб. мм; S = 1050 куб. мм; S = 977
n n
куб. мм; t = 2"дельта" = 2,4 мм.
Нагрузки и усилия
Вертикальная расчетная нагрузка от веса плит на 1 м длины
профиля p = q x l = 230 x 0,6 = 138 Н/м, прикладываемая с
z z x
эксцентриситетом относительно центра тяжести профиля e = 10 мм.
y,c
Горизонтальные нагрузки от ветрового давления (отсоса) на 1 м
n n
профиля: нормативная p = q x l = 1040 x 0,6 = 624 Н/м; расчетная
y y
p = q x l = 1460 x 0,6 = 876 Н/м.
y y x
Изгибающие моменты (Нм): от вертикальной расчетной нагрузки
М = К x p x l x e = 0,5 x 138 x 1 x 0,1 = 6,9; от
в табл. z z y,c
n n 2
горизонтальной нагрузки: нормативной M = К x p x l =
r табл. y z
2 2
= 0,13 x 624 x 1 = 81,1; расчетной M = К x p x l = 0,13 x
2 r табл. y z
x 876 x 1 = 113,9.
Продольное усилие N = p x l = 138 x 1 = 138 Н.
z z z
Поперечная сила Q = p x l /2 + M /l = 876 x 1/2 + 113,9/1 =
y y z r z
= 552 H.
Проверка прочности профиля на растяжение с изгибом
По формуле (50) [3] на растяжение с изгибом в двух
направлениях, трансформированной к данному примеру:
N М + М
z в r
(-- + -------)"гамма" <= R x "гамма" ;
А W n y c
n n
3
138 (6,9 + 113,9)10
(--- + ----------------) x 0,95 = 73,8 МПа < 230 x 1 = 230 МПа;
200 1571
прочность профиля на растяжение с изгибом обеспечивается.
Проверка профиля на сдвиг в горизонтальной плоскости
По формуле (29) [3]:
Q x S
y n
"тау" = -------- x "гамма" <= R x "гамма" ;
y J x t n s c
n
552 x 977
"тау" = ----------- x 0,95 = 9,8 МПа < 133 x 1 = 133 МПа;
y 21835 x 2,4
прочность профиля на сдвиг обеспечивается.
Проверка прочности крепления вертикального
профиля к горизонтальному
Крепление производится двумя стальными заклепками диаметром
4,8 мм, расчетной площадью сечения 1 заклепки А = 18,1 кв. мм.
Расчетные сопротивления - по п. 8.2.
Вертикальное усилие сдвига N = 138 Н.
z
Горизонтальное растягивающее усилие N = 2 x Q = 2 x 552 =
y y
= 1104 Н.
N
z
По формуле (127) [3] на срез ------ x "гамма" <= R x "гамма" ;
A x n n вt в
s
138
-------- x 0,95 = 3,6 МПа < 150 x 0,8 = 120 МПа;
18,1 x 2
прочность заклепок на срез обеспечивается.
N
z
По формуле (128) [3] на смятие ------------ x "гамма" <=
d x "дельта" n
<= R x "гамма" :
lp c
138
--------- x 0,95 = 22,8 МПа < 175 x 1 = 175 МПа;
4,8 x 1,2
прочность профиля на смятие обеспечивается.
N
y
По формуле (129) [3] на растяжение ------ x "гамма" <= R x
A x n n вt
s
x "гамма" :
в
1104
-------- x 0,95 = 28,9 МПа < 170 x 0,8 = 136 МПа;
18,1 x 2
прочность заклепок на растяжение обеспечивается.
Проверка прогиба вертикального профиля
Вертикальный профиль под действием ветровой нагрузки
прогибается в горизонтальном положении. По известной формуле:
n n
при p = 624 Н/м = 0,624 Н/мм и М = 81100 Н мм:
y r
n 4 n 2
P x l М x l
5 y z r z
fy = (--- x -------- - --------) x "гамма" =
384 EJ 16 EJ n
2 2
1000 5 x 0,624 x 1000
= --------------------- x (----------------- - 81100) x 0,95 =
4 24
16 x 21 x 10 x 23479
= 059 мм;
f
y 0,59 1 f 1
-- = ---- = ---- < [--] = ---;
l 1000 1695 l 500
z
жесткость профиля обеспечивается.
8.4.3. Расчет горизонтального профиля
Геометрические характеристики
1) Поперечного сечения: "дельта" = 1,2 мм; A = 111 кв. мм;
l
4 4
A = 105 кв. мм; J = 22763 мм ; J = 21625 мм ; W = 669 куб.
l,n l l,n l
мм; S = 694 куб. мм; t = 1,2 мм;
l,n l
2) Продольных сечений на длине l = 0,6 м; b = 600 мм;
x
"дельта" = 1,2 мм; А = 600 x 1,2 = 720 кв. мм; A = 720 - 2 x
2 2,n
3 4
x 5 x 1,2 = 708 кв. мм; J = 600 x 1,2 /12 = 86,4 мм ;
2
2 2
W = 600 x 1,2 /6 = 144 куб. мм; S = 600 x 1,2 /8 = 108 куб. мм;
2 2
t = b = 600 мм.
2
Нагрузки и усилия
Нагрузки на 1 м длины профиля (Н/м):
- вертикальные от веса плит высотой яруса h = 1 м:
z
n n
нормативная р = q x h = 192 x 1 = 192; расчетная p = q x
z z z z z
x h = 230 x 1 = 230;
z
n n
- горизонтальные: нормативная р = q x h = 1040 x 1 = 1040;
y y z
расчетная р = q x h = 1460 x 1 = 1460.
y y z
Изгибающие моменты при l = 0,6 м (Н м): от вертикальной
x
2
расчетной нагрузки в плоскости стены М = К x р x l =
в(z) табл. z x
2
= 0,1 x 230 x 0,6 = 8,3;
- от вертикальной нагрузки из плоскости стены:
n n
нормативной М = р x l x e = 192 x 0,6 x 0,01 = 11,5;
в(y) z x y
расчетной М = р x l x e = 230 x 0,6 x 0,01 = 13,8;
в(y) z x y
- от горизонтальной нагрузки:
1) в поперечном сечении:
нормативной:
n n 2 2
M = К x р x l = 0,1 x 1040 x 0,6 = 37,4;
r(п) табл. y x
2 2
расчетной: М = К x р x l = 0,1 x 1460 x 0,6 =
r(п) табл. y x
= 52,6:
2) в продольном сечении от расчетной нагрузки:
М = р x l x e = 1460 x 0,6 x 0,022 = 19,3.
r(пр) y x z
Усилие растяжения N = P x l = 1460 x 0,6 = 876 Н;
y y x
Максимальные поперечные силы: Q = N + M /l = 876 +
y y r(п) x
+ 52,6/0,6 = 964 Н;
Q из плоскости стены Q = N = р x l = 230 x 0,6 = 138 Н;
z z(y) z z x
в плоскости стены Q = N = (р x l )/2 + М /l = (230 x
z(x) z z x в(z) x
x 0,6)/2 + 8,3/0,6 = 82,8 Н.
Проверка прочности поперечных сечений
По формулам [3], трансформированным к данному примеру.
По формуле (38) на изгиб в двух плоскостях:
М + М 3
в(z) r(п) (8,3 + 52,6)10
------------- x "гамма" <= R x "гамма" ; --------------- x
W n y c 669
x 0,95 = 86,5 < 230 x 1 = 230 МПа;
прочность поперечных сечений на изгиб обеспечивается.
По формуле (29) на сдвиг (срез):
__________________
/ 2 2
"тау" =\/"тау" + "тау" x "гамма" <= R x "гамма" ;
y z n s c
Q x S
y ln 964 x 694
"тау" = --------- = ----------- = 25,7 МПа;
y J x t 21625 x 1,2
l,n l
Q x S
z ln 82,8 x 694
"тау" = --------- = ----------- = 2,2 МПа;
z J x t 21625 x 1,2
l,n l
_________________
/ 2 2
"тау" = \/ 25,7 + 2,2 x 0,95 = 24,5 МПа < 133 x 1 = 133 МПа;
z
прочность поперечных сечений на сдвиг (срез) обеспечивается.
Проверка прочности продольных сечений
По аналогичным формулам
- на растяжение с изгибом:
N M
y r(пр)
(---- + ------) x "гамма" <= R x "гамма" ;
A W n y c
2,n 2
3
876 19,3 x 10
(--- + ----------) x 0,95 = 128 МПа < 230 МПа;
708 144
прочность продольных сечений на растяжение с изгибом
обеспечивается.
На сдвиг (срез) при максимальной величине поперечной силы:
Q x S
y 2 964 x 108
"тау" = ------- x "гамма" = ---------- x 0,95 = 1,9 МПа < 133
y J x t n 86,4 x 600
2 2
МПа;
прочность продольных сечений на сдвиг (срез) обеспечивается.
Проверка прочности крепления горизонтального
профиля к кронштейну
Крепление производится двумя стальными заклепками диаметром 4,8
мм с расчетной площадью сечения 1 заклепки А = 18,1 кв. мм.
Расчетные сопротивления - по п. 8.2.
Соединение работает на сдвиг (срез) и смятие в направлении оси
Y от действия горизонтальной ветровой нагрузки. Расчет его
аналогичен расчету крепления вертикального профиля к
горизонтальному (см. п. 8.4.2), поэтому не повторяется.
8.4.4. Расчет кронштейна
Геометрические характеристики
Для вертикального и горизонтального сечения, параллельных
2
стене: в = 61,5 мм; "дельта" = 1,5 мм; h = 5,3 мм; А = 116 мм ;
x
4 3 3
J = 353 мм ; W = 136 мм ; S = 118 мм ; А = 116 - 13 x 1,5 x =
n
2 4 3 3
= 96 мм ; J = 328 мм ; W = 126 мм ; S = 110 мм ;
n n n
t = 4"дельта" = 6 мм; t = "дельта" = 1,5 мм.
ст
Нагрузки и усилия
Вертикальное усилие от расчетной нагрузки N = p x l +
z z x
+ М /l = 230 x 0,6 + 8,3/0,6 = 151,8 Н, передаваемое с
в(z) x
эксцентриситетом относительно стены e = 150 мм. Горизонтальное
y,o
расчетное усилие N = 876 Н.
y
Изгибающий момент от вертикальной нагрузки из плоскости стены
М = N x e = 151,8 x 0,15 = 22,8 Нм. Максимальные поперечные
z y,o
силы Q = 151,8 Н; Q = N = 876 Н. Горизонтальное отрывающее
z y y
усилие N = 876 Н.
y
Проверка прочности кронштейна на растяжение и изгиб
По формуле (50) [3] по аналогии с п. 8.4.2 в вертикальном
сечении полки на растяжение с изгибом:
3
876 22,8 x 10
(--- + ----------) x 0,95 = 166,4 МПа < 230 МПа;
116 136
по формуле (28) [3] в ослабленном сечении стенки на изгиб:
3
22,8 x 10
---------- x 0,95 = 172 МПа < 230 МПа;
126
прочность полки и стенки кронштейна на растяжение с изгибом
обеспечивается.
Проверка прочности кронштейна на сдвиг (срез)
По формуле (29) [3] по аналогии с п. 8.4.2 в ослабленном
горизонтальном сечении стенки:
876 x 110
"тау" = --------- x 0,95 = 46,4 МПа < 133 МПа;
y 328 x 6
прочность кронштейна на сдвиг (срез) обеспечивается.
Проверка прочности крепления кронштейна к стене
Крепление производится одним стальным болтом d = 12 мм с
d = 9,7 мм, расчетной площадью сечения А = 73,9 кв. мм.
o n
Расчетные сопротивления болтов см. п. 8.2.
Вертикальное расчетное усилие на болт N = 151,8 Н.
z
Горизонтальное расчетное усилие на кронштейн то же, на болт
N = 876 Н.
y
Изгибающий момент от вертикальной нагрузки относительно
плоскости стены М = 22,8 Нм. Растягивающее усилие в болте от
3
момента при плече Z = 35 мм, N = M/Z = 22,8 x 10 /35 = 651 Н.
м
Суммарное растягивающее усилие в болте N = N + N , N = 651 +
М N
+ 876 = 1527 Н.
N
По формуле (129) [3] на растяжение -- x "гамма" <= R x
А n вt
n
x "гамма" :
в
1527
---- x 0,95 = 19,6 МПа < 170 x 0,8 = 136 МПа;
73,9
прочность болта на растяжение обеспечивается.
N
z
По формуле (127) [3] на срез -- x "гамма" <= R x "гамма" :
А n s в
n
151,8
----- x 0,95 = 2 МПа < 150 x 0,8 = 120 МПа;
73,9
прочность болта на срез обеспечивается.
N
z
По формуле (128) [3] на смятие ------- x "гамма" <= R x
d x t n lp
ст
x "гамма" :
в
151,8
-------- x 0,95 = 8,2 МПа < 175 x 0,8 = 140 МПа;
12 x 1,5
прочность соединения на смятие обеспечивается.
Вырывающее усилие, передаваемое на один болт, 1527 Н должно
обеспечиваться анкеровкой в стене здания; тип, конструкция и
допускаемое усилие на один болт с дюбелем подбираются по каталогам
фирм с учетом материала и состояния стены.
9. Теплотехнические расчеты
9.1. Введение
В настоящем разделе анализируются принципы теплотехнического
проектирования систем наружных стен "Краспан" с вентилируемыми
воздушными прослойками между экраном и теплоизоляционным слоем,
приводятся рекомендации по различным техническим параметрам.
Даются основные параметры приточных полостей и воздушной
прослойки.
Принципы теплотехнического проектирования включают методы
теплотехнических расчетов, расчеты воздухообмена и влагообмена в
воздушных прослойках.
Методика теплотехнических расчетов базируется на требованиях
СНиП II-3-79* [4] и МГСН 2.01-99 [9].
Основное отличие приведенной в работе методики от
теплотехнических норм [4, 9] в комплексной оценке теплового,
воздушного и влажностного режима рассматриваемой системы.
9.2. Основные используемые в тексте понятия
Прослойка между стеной и экраном, вентилируемая наружным
воздухом; швы, зазоры, щели - приточные, воздухозаборные полости,
отверстия - вытяжные, воздуховыводяшие. Такими зазорами могут
являться как вертикальные, так и горизонтальные стыковые швы
панелей экранов, но преимущественно горизонтальные (при
уплотнении вертикальных).
Экраны - панели могут быть из различных атмосферостойких,
долговечных материалов, в т.ч. утепленных. В последнем случае
температура в прослойке будет выше, чем при неутепленных экранах.
Условный коэффициент паропроницаемости - приведенный
коэффициент паропроницаемости, учитывающий сопротивление
паропроницанию материалов экрана и швов - стыков между
облицовочными панелями.
9.3. Основные положения по проектированию систем наружных
стен с вентилируемой воздушной прослойкой
При проектировании зданий с вентилируемыми фасадами системы
"Краспан" следует учитывать особенности экранируемых стен.
Минимальный размер полости <*> (щели) для притока воздуха
рекомендуется 15 мм при размерах плит экрана 600 x 600 мм и более.
Толщина воздушной прослойки должна быть как правило 60 мм,
минимальная - 30 мм (минимально допустимое расстояние от экрана
до ближайшей точки на поверхности утеплителя).
Толщина воздушной прослойки при материале экрана с
коэффициентом паропроницаемости 0,01 и менее рекомендуется 50-60
мм, а толщина экрана - не более 10 мм.
Сечение полости (щели <*>) для вытяжки воздуха не должно быть
менее сечения полости (щели) для притока.
Отверстия следует выполнять так, чтобы не было их закупорки.
Минимальная площадь приточных полостей (отверстий) должна быть
0,003-0,005 кв. м (30-50 кв. см) на 1 кв. м экрана.
При назначении указанных размеров имеется в виду, что в
расчетах условного коэффициента паропроницаемости вентилируемых
фасадов с учетом стыковых швов учитывается только площадь
приточных (либо вытяжных) полостей - швов (отверстий).
--------------------------------
<*> То же, что швы - зазоры.
9.4. Правила теплотехнического проектирования наружных
ограждений с вентилируемым фасадом
Теплотехническое проектирование наружных стен с вентилируемыми
фасадами системы "Краспан" включает в себя два этапа. Причем
второй этап применяется, если после первого этапа расчетов не
выявится надежность рассматриваемой конструкции в теплотехническом
отношении.
Первый этап
Назначается конструктивное решение стены, в т.ч. параметры
экранов, приточных и выводных щелей с учетом раздела 9.3.
Выполняется теплотехнический расчет наружной стены с экраном,
т.е. определяется необходимая толщина теплоизоляции исходя из
требований II этапа СНиП II-3-79* (1998) [4] и с учетом требований
МГСН 2.01-99 [9].
Выполняется расчет влажностного режима стены по методике СНиП
II-3-79* (1998 г.) [4] с учетом коэффициента паропроницаемости по
глади экрана в соответствии с таблицей приложения 3 [4].
Проверяется расчетом упругость водяного пара на выходе из
прослойки по формуле (9, 18) с учетом параметров стены, данных в
разделе 9.7, при расходе воздуха, равном нулю.
Если влажностный режим стены удовлетворяет требованиям норм
строительной теплотехники, то на этом теплотехническое
проектирование заканчивается.
Если влажностный режим экранированных стен не удовлетворяет
требованиям СНиП II-3-79* (1998 г.) [4], то подбирается такой
материал стены и экрана, чтобы с ним конструкция стены
удовлетворяла требованиям СНиП [4].
Если расчет влажностного режима наружного ограждения с
вентилируемым фасадом показал невыполнение требований СНиП
II-3-79* (1998 г.) [4], а другой материал стены и экрана подобрать
нельзя, то переходят ко второму этапу теплотехнического
проектирования:
1) определяется условный коэффициент паропроницаемости экрана с
учетом швов по методике раздела 9.6.6;
2) с учетом этого коэффициента паропроницаемости проводят
расчет по методике СНиП II-3-79* (1998 г.);
3) определяется влажностный режим рассматриваемой конструкции в
годовом цикле с учетом средних месячных температур по методике,
данной в разделе 9.6.3;
4) с учетом результатов расчета по пп. 2, 3 анализируются
результаты, при необходимости корректируются материалы и их
толщины в конструкции с целью исключения влагонакопления в
годовом цикле. В основном проведенных упомянутых расчетов для
определения применимости конструкции бывает достаточно. В других
случаях расчет может быть продолжен в следующей
последовательности;
5) с учетом этажности здания и района строительства
определяются скорость движения воздуха в прослойке за экраном и
расход воздуха по разделу 9.6.4;
Для выполнения п. 5 определяется термическое сопротивление
воздушной прослойки по формуле (9.16);
6) определяется температура на выходе из воздушной прослойки по
формуле (9.15);
7) определяется действительная упругость водяного пара на
выходе из прослойки l по формуле (9.18). Определяется количество
y
влаги на выходе из прослойки и проверяется условие l < Е , где Е
y н н
- максимальная упругость водяного пара на выходе из прослойки.
Анализируются результаты расчетов и корректируется конструкция
стены.
Определяется область применения стен с вентилируемой воздушной
прослойкой.
9.5. Краткая характеристика объекта и нормативные
требования
Рассчитывается семиэтажное кирпичное здание (пятиэтажное
реконструируемое с надстройкой в два этажа). Здание расположено в
г. Москве. Высота здания 22 м.
В этой системе в качестве облицовочного материала применяются
высокопрочные прессованные волокнисто - цементные листы размером
1200 x 1800 x 8 мм, которые выпускаются либо окрашенными
полиэфирными красителями, либо с крошкой натурального камня,
приклеенного к листу синтетической смолой.
Листы крепятся к металлическим вертикальным элементам несущего
каркаса посредством заклепок. Между листами и вертикальными
элементами каркаса устанавливается специальная резиновая
прокладка в виде сплошной полосы. Вертикальные элементы, в свою
очередь, крепятся к горизонтальным элементам, а последние - к
кронштейнам, которые дюбелями укреплены на основании (несущей
конструкции наружной стены).
В пространство между основанием и облицовкой с воздушным
зазором относительно облицовки устанавливаются негорючие
минераловатные плиты утеплителя расчетной толщины. Расстояние
между основанием и облицовкой, необходимое для установки плит
утеплителя и устройства воздушного зазора, получается за счет
выбора кронштейнов такой длины, которая удовлетворяет изложенным
выше требованиям.
Требования к теплотехническим характеристикам конструкций
содержатся в СНиП II-3-79* [4] и МГСН 2.01-99 [9] и проекте СНиП
22.01.03 "Теплозащита зданий".
Требования к сопротивлению теплопередаче конструкций приведены
в [4] исходя из санитарно - гигиенических и комфортных условий и
условий энергосбережения. Так как требования из условия
энергосбережения являются более жесткими, они и приняты в
настоящей работе в качестве критерия оценки системы.
Согласно [4] требования по второму этапу нужно принимать для
зданий, строительство которых начинается с 1 января 2000 года.
На основе [4 и 9] составлена таблица 9.1 исходных расчетных
данных, где представлены требуемые сопротивления теплопередаче
наружных стен жилых домов.
Таблица 9.1
ЗНАЧЕНИЯ НОРМАТИВНЫХ ТРЕБОВАНИЙ К НАРУЖНЫМ
ОГРАЖДЕНИЯМ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ
----T--------------------T---------------------------T-----------¬
¦N ¦Название ¦Требуемое сопротивление ¦ГСОП ¦
¦п/п¦нормативного ¦теплопередаче наружных стен¦ ¦
¦ ¦документа +-------------T-------------+-----T-----+
¦ ¦ ¦ 1 ¦ 2 ¦ 1 ¦ 2 ¦
+---+--------------------+-------------+-------------+-----+-----+
¦1. ¦СНиП 2.01.01-82 [6],¦ 3,159 ¦ - ¦5027 ¦ ¦
¦ ¦МГСН 2.01-99 [9] ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+---+--------------------+-------------+-------------+-----+-----+
¦2. ¦СНиП 23.01-99 [5], ¦ - ¦ 3,13 ¦ ¦ 4943¦
¦ ¦СНиП II-3-79* ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦(1998 г.), ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦таблица 1б ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
L---+--------------------+-------------+-------------+-----+------
9.6. Методика теплотехнического расчета наружных стен с
вентилируемой воздушной прослойкой
9.6.1. Общие требования
Расчет наружных стен с экраном и вентилируемой воздушной
прослойкой основан на расчете теплотехнических характеристик стен
и расчета влажностного режима.
Теплотехнический расчет наружных стен с вентилируемой
прослойкой в соответствии с настоящим разделом включает в себя:
- подбор толщины теплоизоляционного слоя;
- определение влажностного режима в годовом цикле и в
соответствии с действующими теплотехническими нормами;
- определение параметров воздухообмена в прослойке;
- определение тепловлажностного режима прослойки;
- определение условного приведенного коэффициента
паропроницаемости экранов с учетом швов - зазоров между панелями -
экранами.
Таким образом, для определения области применения стен с
вентилируемой воздушной прослойкой производится несколько
теплотехнических расчетов: расчет теплового режима стен и
прослойки и влажностного режима стены и прослойки.
9.6.2. Определение толщины теплоизоляционного слоя
Методика теплотехнического расчета разработана в соответствии
с рядом документов, подготовленных ЦНИИЭП жилища и НИИСФ как
авторами СНиП II-3-79*, и полностью удовлетворяет нормативным
требованиям [4, 9].
В основу конструктивных решений наружных стен при определении
приведенных сопротивлений теплопередаче главных фрагментов
принимаются толщины утеплителя, рассчитанные предварительно по
формуле:
req
R 1
o 1
"дельта" = (----- - R - R - --------- - ---------) x
ут r 1 n "альфа" "альфа"
в н
x "ламбда" , (9.1)
ут
где:
трпр
R - требуемое приведенное сопротивление теплопередаче стен,
o кв. м x град. С/Вт;
r - коэффициент теплотехнической однородности по табл. 9.2,
9.3.
Таблица 9.2
ЗНАЧЕНИЯ r КИРПИЧНЫХ УТЕПЛЕННЫХ СНАРУЖИ СТЕН
---------------------------T-----------------------------------¬
¦Толщина, м ¦Коэффициент r при "ламбда", Вт/м x ¦
¦ ¦x град. С ¦
+---------------T----------+---------T------------T------------+
¦стены (без ¦утеплителя¦0,04 ¦0,05 ¦0,08 ¦
¦дополнительного¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦утепления) ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+---------------+----------+---------+------------+------------+
¦0,38 ¦0,1 ¦0,705 ¦0,726 ¦0,73 ¦
¦ ¦0,15 ¦0,693 ¦0,713 ¦0,73 ¦
¦ ¦0,2 ¦0,68 ¦0,7 ¦0,715 ¦
+---------------+----------+---------+------------+------------+
¦0,51 ¦0,1 ¦0,694 ¦0,714 ¦0,73 ¦
¦ ¦0,15 ¦0,682 ¦0,702 ¦0,72 ¦
¦ ¦0,2 ¦0,667 ¦0,687 ¦0,702 ¦
+---------------+----------+---------+------------+------------+
¦0,64 ¦0,1 ¦0,685 ¦0,7 ¦0,715 ¦
¦ ¦0,15 ¦0,675 ¦0,69 ¦0,705 ¦
¦ ¦0,2 ¦0,665 ¦0,68 ¦0,695 ¦
L---------------+----------+---------+------------+-------------
Примечания:
1. В таблице даны r для худшего в теплотехническом отношении
участка (с оконным проемом).
2. Для получения значений r с учетом глухих участков
приведенные в таблице значения умножаются на 1,05.
Таблица 9.3
ЗНАЧЕНИЯ r БЕТОННЫХ (КЕРАМЗИТОБЕТОННЫХ)
УТЕПЛЕННЫХ СНАРУЖИ СТЕН
---------------------------T-----------------------------------¬
¦Толщина, м ¦Коэффициент r при "ламбда", Вт/м x ¦
¦ ¦x град. С ¦
+---------------T----------+-----------T-------------T---------+
¦панели (без ¦утеплителя¦ 0,04 ¦0,05 ¦0,08 ¦
¦дополнительного¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦утепления) ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+---------------+----------+-----------+-------------+---------+
¦0,3 ¦0,05 ¦0,9 ¦0,92 ¦0,95 ¦
¦ ¦0,1 ¦0,84 ¦0,87 ¦0,88 ¦
¦ ¦0,15 ¦0,81 ¦0,84 ¦0,85 ¦
+---------------+----------+-----------+-------------+---------+
¦0,35 ¦0,05 ¦0,87 ¦0,9 ¦0,93 ¦
¦ ¦0,1 ¦0,8 ¦0,83 ¦0,86 ¦
¦ ¦0,15 ¦0,78 ¦0,81 ¦0,83 ¦
+---------------+----------+-----------+-------------+---------+
¦0,64 ¦0,05 ¦0,82 ¦0,87 ¦0,9 ¦
¦ ¦0,1 ¦0,77 ¦0,8 ¦0,83 ¦
¦ ¦0,15 ¦0,75 ¦0,78 ¦0,8 ¦
¦ ¦0,2 ¦0,74 ¦0,765 ¦0,785 ¦
L---------------+----------+-----------+-------------+----------
Для проверки правильности принятых толщин утепляющих слоев
определяются приведенные сопротивления теплопередаче наружных
стен для основных фрагментов. Каждый рассчитываемый фрагмент
делится на отдельные участки, характеризуемые одним или
несколькими видами теплопроводных включений.
Средневзвешенное значение приведенного сопротивления
теплопередаче слоистых наружных стен определяется (на секцию) по
формуле:
k
r cp SUM F
i i
R <*> = ---------, (9.2)
o F
k i
SUM ----
i r
R
oi
где:
k
SUM F - сумма площадей фрагментов наружных стен (k - количество
i i
фрагментов стен), кв. м;
пр
Fi, R - соответственно площадь и приведенное сопротивление
oi
теплопередаче i-го фрагмента стен, кв. м x град. С/Вт.
r cp req
Если R > R <**> по табл. 1б СНиП II-3-79* [4],
o o
конструкция стены удовлетворяет требованиям теплотехнических норм.
r cp req пр
Если R < R , то следует либо увеличить толщину
o o
утепляющего слоя, либо рассмотреть возможность включения в проект
энергосберегающих мероприятий (утепление узлов и т.п.).
пр
Для практических расчетов допускается при определении R и
o
его коэффициента теплотехнической однородности наружных стен с
вентилируемой прослойкой применять таблицы 9.2, 9.3.
Для расчета средневзвешенного значения многослойных наружных
стен при наличии в стенах глухих (без проемов) участков может быть
также использована формула:
r cp r
R = R x n, (9.3)
o o
где:
n = 1,05 - коэффициент, учитывающий наличие глухих участков в
наружных стенах.
--------------------------------
r cp прсп
<*> R то же, что R .
o o
req тр
<**> R = R .
o o
9.6.3. Определение влажностного режима наружных стен
Влажностный режим наружных стен определяется двумя методами. По
СНиП II-3-79* (1998 г.) и исходя из баланса влаги в годовом цикле.
Определение влажностного режима наружных стен в годовом цикле
производится в следующей последовательности:
1. Определяются исходные данные для расчета.
2. Определяются сопротивления паропроницанию слоев конструкции
наружной стены, параметры внутреннего и наружного воздуха.
3. Определяется приток и отток влаги (пара) к рассматриваемому
сечению по формулам:
е - e е - е
в int "тау" "тау" н
"Дельта"P = --------------- и "Дельта"Р = -----------------,
1 R 2 R - R
п.вн.сл. оп o п.вн.сл
(9.4)
где:
е , е - упругость водяного пара внутреннего и наружного
в н
воздуха;
е - то же в рассматриваемом сечении;
"тау"
R - сопротивление паропроницанию от внутренней
o п.вн.сл
поверхности до границы зоны возможной конденсации (с учетом
пограничного слоя).
е определяется по формуле:
"тау"
е - е
в н
е = е - ------- x (SUM R ), (9.5)
"тау" в R п.сл
п
где:
SUM R - сумма сопротивлений паропроницанию слоев до
п.сл
рассматриваемого сечения;
R - сопротивление паропроницанию всей стены.
п
По указанным формулам определяется упругость водяного пара е ,
в характерных сечениях конструкции в годовом цикле. i
Если е окажется больше максимальной упругости водяного
"тау"
пара Е, то в данном сечении будет конденсат. Если в годовом цикле
окажется увеличение накопления влаги в конструкции, то ее надо
корректировать, добиваясь исключения влагонакопления в годовом
цикле.
9.6.4. Определение параметров воздухообмена в прослойке
Движение воздуха в прослойке осуществляется за счет
гравитационного (теплового) и ветрового напора. В случае
расположения приточных и вытяжных отверстий на разных стенах
скорость движения воздуха в прослойках V может определяться по
пр
следующим формулам:
_________________________________
/ 2
/ к(к - к )V + 0,08 H (t - t )
/ н з н cp н
V = \/------------------------------------, (9.6)
пр. SUM"кси"
где:
к , к - аэродинамические коэффициенты на разных стенах здания
н з
по СНиП 2.01.07-85 [2];
V - скорость движения наружного воздуха [5, 6];
н
к - коэффициент учета изменения скорости потока по высоте по
СНиП 2.01.07-85;
H - разности высот от входа воздуха в прослойку до ее выхода из
нее;
t , t - средняя температура воздуха в прослойке и температура
cp н
наружного воздуха;
SUM"кси" - сумма коэффициентов местных сопротивлений.
Другим вариантом определения V служит формула (9.7):
пр
_____________________________________________________
/ 2
/"гамма" x V (к - к )к + 2g Н x ("гамма" - "гамма" )
/ н н н з н пр
V = \/ --------------------------------------------------------,
пр "гамма" x SUM"кси"
где:
"гамма" , "гамма" - плотности наружного воздуха и в
н пр
прослойке.
Другой вариант определения V по разности давлений воздуха на
пр
входе и выходе:
"Дельта"Р = "Дельта"Р - "Дельта"Р ,
"Дельта" вх вых
"Дельта"Р и "Дельта"P = Н("гамма" - "гамма" ) +
вх вых н пр
2
+ 0,5 x "гамма" x V (к - к )к, (9.8)
н н н з
по формуле:
______________________
/"Дельта"Р x 2g
/ "Дельта"
V = \/ ----------------------. (9.9)
пр "гамма" x SUM"кси"
пр
При расположении воздушной прослойки на одной стороне здания
можно принять к = к . В этом случае, если пренебречь изменением
н з
скорости ветра по высоте, формула (9.6) примет вид:
_________________
/0,08 Н (t - t )
/ ср н
Vпр = \/------------------. (9.10)
SUM"кси"
Формула (9.7) примет вид:
___________________________
/2g(Н)("гамма" - "гамма" )
/ н пр
Vпр = \/ ----------------------------. (9.11)
"гамма" x SUM"кси"
пр
В формуле (9.9) "Дельта"Р = Н("гамма" - "гамма" );
н пр
"гамма" - плотность воздуха в прослойке.
пр
Указанные формулы применены в технической системе. При этом
"гамма" имеет размерность кг/куб. м.
В системе СИ в числителе g будет отсутствовать, а "гамма"
имеет размерность Н/куб. м.
Из полученных по указанным формулам скорость движения воздуха
выбирается наименьшая, корректируется с учетом потерь давления на
трение по известным из курса "Вентиляция" методам.
Расход воздуха в прослойке определяется по формуле:
W = V x 3600 x "дельта" x "гамма" , (9.12)
пр пр пр
где:
"дельта" - толщина воздушной прослойки (м) шириной 1 м или
пр
площадь F , кв. м.
пр
9.6.5. Определение параметров тепловлажностного
режима прослойки
Температура входящего в прослойку воздуха "тау" определяется
о
по формуле:
t - t
в н
"тау" = t + ------------------------------, (9.13)
о н m x "альфа" x ( /----------)
в \/ Б + 23Б
w о
где:
t , t - расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха;
в н
m - коэффициент, равный 0,26 в системе СИ и 0,3 - в
технической.
Остальные обозначения даны в [15].
Допускается определять температуру воздуха, входящего в
прослойку, по формуле:
"тау" = n x t , (9.14)
о н
где n = 0,95.
Температура воздуха по длине прослойки определяется по формуле:
-[С x (к + к )h /WC]
н в н y
(к x t + к x t ) + ["тау" x (к + к ) - (к x t + к x t ) x е
в в н н о в н в в н н хр
t = -----------------------------------------------------------------------------------------, (9.15)
y к + к
в н
где:
к и к - коэффициенты теплопередачи внутренней и наружной
в н
частей стены до середины прослойки;
h - расстояние от приточных до вытяжных отверстий, м.
y
При определении термического сопротивления прослойки R
пр
следует пользоваться формулами:
1
R = ----------, (9.16)
пр "альфа"
пр
где:
"альфа" = 5,5 + 5,7V + "альфа" , (9.17)
пр пр л
где:
"альфа" - коэффициент лучистого теплообмена;
л
С - переводной коэффициент: в технической системе равен 1, а в
в
СИ В = 3,6.
Действительная упругость водяного пара на выходе из прослойки
определяется по формуле:
-[n(M + М )h /WB]
в н y
(М x е + М x е ) + [е (М + М ) - (М x е + М x е )] x е
в в н н о в н в в н н хр
е = -------------------------------------------------------------------------------. (9.18)
y М + М
в н
Полученная по данной формуле величина упругости водяного пара
на выходе из прослойки е должна быть меньше максимальной
у
упругости водяного пара Е .
y
Если е > Е , то необходимо изменить геометрические параметры
y y
прослойки стены здания.
В формуле (8.18) М и М равны соответственно:
в н
1 1
М = -------; М = --------, (9.19)
в SUM R н SUM R
вп пн
где:
R и R - сумма сопротивлений паропроницанию от внутренней
вп пн
поверхности до воздушной прослойки и от воздушной прослойки до
наружной поверхности;
е и е - действительная упругость водяного пара с внутренней
в н
стороны стены и снаружи;
е - упругость водяного пара воздуха, входящего в прослойку;
о
1,058
В = ----------; (9.20)
1 + t /273
y
н - переводной коэффициент.
9.6.6. Методика определения условного приведенного
коэффициента паропроницаемости с учетом швов - зазоров
между панелями - экранами
Для расчета используются либо коэффициенты паропроницаемости
материалов экрана по СниП II-3-79* (1998 г.), либо полученные
экспериментально.
Расчет приведенного коэффициента паропроницаемости экранов с
учетом швов - зазоров производится в следующей последовательности:
1) определяется условное сопротивление паропроницанию в
стыковых швах по формуле:
"дельта"
1 э 2 2
R = ------------------- x м x ч x Па/мг x (м x ч x
п B"эта"/SUM"кси"
ш ш
x мм рт. ст.)/г, (9.21)
где:
в - коэффициент перевода из системы СИ в техническую, равен
7,5; в технической в = 1;
2 2
"эта" = 6,5 [мг/м x ч x Па(г/м x ч x мм рт. ст.)];
ш
SUM"кси" - местные по щели сопротивления проходу воздуха (по
ш
таблицам курса "Вентиляция").
"дельта" - толщина экрана, м.
э
2) определяется сопротивление паропроницанию плит экрана по его
глади по формуле:
"дельта"
э
R = ----------, (9.22)
п "ми"
э
где:
"ми" - коэффициент паропроницаемости экрана по СНиП II-3-79*
э
[4].
3) определяется приведенное сопротивление паропроницанию экрана
пр
с учетом стыковых швов R по формуле:
п
пр SUM F
R = ---------, (9.23)
п F F'
гл
--- + ---
R R'
п п
где:
SUM F - суммарная расчетная площадь экрана (как правило,
принимается 1 кв. м);
F - площадь экрана без швов, кв. м;
гл
F' - площадь зазоров, через которые поступает воздух. Как
правило, площадь выходных щелей - зазоров в верхней части экрана
не учитывается;
R и R' - см. выше;
п п
4) определяется условный приведенный коэффициент паропроницанию
экрана с учетом зазоров по формуле:
"дельта"
э
"ми" = ----------. (9.24)
пр
R
9.7. Пример теплотехнического расчета наружных
стен с вентилируемой воздушной прослойкой
9.7.1. Общие положения
Описание конструктивных отличий системы даны в разделах 9.5 и
9.7 2.
Расчет сделан в соответствии с методикой раздела 9.6, и его
последовательность - в соответствии с разделом 9.4. При этом
расчет выполнен в полном объеме, предусмотренном этим разделом.
9.7.2. Исходные данные
Для расчета принимается кирпичная стена толщиной 0,51 м,
плотностью 1600 кг/куб. м из керамических пустотелых кирпичей с
"ламбда" = 0,64 Вт/м x град. С. Снаружи стены утеплены
минераловатными плитами "Фасад Баттс" с "ламбда" = 0,045 Вт/м x
x град. С. За воздушной прослойкой расположены плиты - экраны.
Характеристики плит - экранов системы приняты как для бетона.
Условия монтажа системы - реконструкция пятиэтажных жилых домов
в г. Москве.
Между экраном и утеплителем расположена воздушная прослойка. Ее
толщина "дельта" может в расчете варьироваться. Назначаем ее
пр
первоначальную толщину в соответствии с МГСН 2.01-99 "дельта" =
пр
= 60 мм [9]. В дальнейшей также рассчитывается вариант с толщиной
прослойки 30 мм.
Прослойка за экраном вентилируется. Прослойка закрывается
снаружи плитами - экранами высотой 1800 мм. В нижней части
конструкции приточная щель, а в верхней - условно - вытяжная.
Причем в чистоте площадь щелей, которые считаются приточными,
равна 0,007 кв. м. Высота (ширина) горизонтальной приточной щели
15 мм. Площадь выходных щелей принимается равной площади входных.
В действительности движение воздуха в прослойке может быть
различным и зависящим от направления и скорости движения ветра и
других факторов. Поэтому принятое расстояние от входных до
выходных щелей 1,8 м является в некоторой степени условным.
9.7.3. Расчет толщины теплоизоляции
Толщина теплоизоляции из минваты типа "Фасад Баттс" равна
<*>:
3,13 0,51 0,008 1 1
"дельта" = (----- - 0,93 - ---- - 0,175 - ----- - --- - ---) x
пр 0,642 0,64 1,86 8,7 23
x 0,045 = 0,15 м,
где:
3,13 - требуемое сопротивление теплопередаче стен для города
Москвы;
0,692 - коэффициент теплотехнической однородности, см. таблицу
9.2;
0,175 - термическое сопротивление воздушной прослойки по СНиП
II-3-79* (1998 г.) [4], которое затем уточняется расчетом.
Сопротивление теплопередаче по глади наружной стены при толщине
утеплителя из минваты типа "Фасад Баттс":
усл 1 0,015 0,51 0,15 0,008 1
R = --- + ----- + ---- + ----- + 0,175 + ----- + -- =
о 8,7 0,93 0,64 0,045 1,86 23
= 4,47(4,39) <**> кв. м x град. С/Вт,
где:
0,51, 0,15, 0,008 - толщина кирпичной кладки, утеплителя и
экрана.
Приведенное сопротивление теплопередаче наружной кирпичной
стены с экраном с учетом коэффициента теплотехнической
однородности r = 0,72 с учетом глухих участков:
пр 2
R = 4,47 x 0,72 = 3,2 м x град. С/Вт (3,15) <**>;
о
пр req
R > R .
о o
--------------------------------
<*> Над чертой - толщины слоев, под чертой - коэффициенты
теплопроводности [4].
<**> В скобках - при термическом сопротивлении прослойки 0,092,
определенном с учетом движения воздуха (см. ниже).
9.7.4. Влажностный режим наружных ограждающих конструкций
по СНиП II-3-79* (1998 г.) [5]
Влажностный режим наружных стен характеризуется процессами
влагонакопления, зависящими от ряда внешних и физических
характеристик, от сопротивления паропроницанию конструкции.
Расчетное сопротивление паропроницанию R , кв. м x ч x Па/мг (до
п
плоскости возможной конденсации) должно быть не менее большего из
тр
требуемых сопротивлений паропроницанию R из условия
п1 тр
недопустимости накопления влаги за год эксплуатации и R из
п2
условия ограничения влаги в конструкции за период с отрицательными
среднемесячными температурами.
Расчет ведется с учетом того, что зона возможной конденсации
располагается на внешней границе утеплителя и наружного слоя.
В период эксплуатации в зимних условиях температура воздуха
t = 20 град. С, а относительная влажность "фи" = 55%.
в
На рис. 9.1 дана расчетная схема наружной стены из керамических
камней - кирпича, утепленной минватой на основе базальтовых
волокон с вентилируемой воздушной прослойкой и экраном.
При этом коэффициент паропроницаемости экрана принят как для
гранита в связи с отсутствием других данных в СНиП II-3-79* (1998
г.) [4].
Расчетное сопротивление паропроницанию наружной стены до зоны
возможной конденсации R , кв. м x ч x Па/мг:
п
0,015 0,51 0,15 2
R = ----- + ---- + ---- = 4,09 м x ч x Па/мг
п 0,09 0,14 0,51
0,015 0,51 0,15
(в технической системе R = ----- + ----- + ----- =
п 0,012 0,019 0,068
= 30,25 кв. м x ч x мм рт. ст./мг).
Расчетное сопротивление паропроницанию части ограждающей
конструкции R , кв. м x ч x Па/мг, расположенной между наружной
пн
поверхностью и плоскостью возможной конденсации, равно:
0,008
R = ----- = 0,266 кв. м x ч x Па/мг
пн 0,03
0,008
(в технической системе ----- = 2,0 кв. м x ч x мм рт. ст./г).
0,004
Требуемое сопротивление паропроницанию R , кв. м x ч x Па/мг
п1
из условия недопустимости накопления влаги за год эксплуатации,
формула (34) [4]:
(e - E) x R
тр в пн (1283 - 981) x 0,266
R = -------------- = -------------------- =
п1 Е - е 981 - 761
н
= 0,36 кв. м x ч x Па/мг.
Требуемое сопротивление паропроницанию из условия ограничения
влаги в наружной стеновой панели за период с отрицательными
температурами наружного воздуха R , кв. м x ч x Па/мг, формула
п2
(35) СНиП II-3-79* [4]:
0,0024 Z (е - Е )
тр o в о
R = ------------------------------------ =
п2 "гамма" x "дельта" x W + "эта"
w w ср
0,0024 x 15 x (1283 - 394)
= -------------------------- = 2,36 кв. м x ч x Па/мг;
170 x 0,15 x 3 + 60
0,0024 (Е - е )
о но 0,0024 x (394 - 350) x 151
"эта" = ----------------- = -------------------------- = 60.
R 0,266
пн
Требуемое сопротивление паропроницанию из условия ограничения
влаги в наружной стеновой панели за период с отрицательными
температурами наружного воздуха R , кв. м x ч x Па/мг, формула
п2
(35) СНиП II-3-79* [4] равно 2,36 кв. м x ч x Па/мг.
тр тр
Поскольку условие R > R и R , рассматриваемая конструкцияу
п п1 п2
удовлетворяет требованиям теплотехнических норм.
В соответствии с разделом 9.4 по формуле (9.18) определяем
упругость водяного пара на выходе из прослойки при расходе
воздуха, равном нулю, используя параметры стены в разделе 9.7.4
при учете экрана по глади:
1 0,008 1
R = 30,25; М = ----- = 0,033; R = ----- = 2; М = - = 0,5;
пв в 30,25 пн 0,004 н 2
е М + е М = 9,65 x 0,033 + 0,29 x 0,5 = 0,46;
в в н н
М + М = 0,033 + 0,5 = 0,533;
в н
0,533 x 1,81
- ------------
0 x 1,17
0,46 + (0,34 x 0,533 - 0,46) x е
хр
е = ---------------------------------------------- = 0,86.
y 0,533
При учете щелей зазоров:
1,92 x 1,8
- ----------
0 x 1,17
0,87 + (0,34 x 1,92 - 0,87)е
хр
е = ------------------------------------------ = 0,45,
y 1,92
что больше максимальной упругости водяного пара, выходящего из
прослойки Е = 0,39.
Поэтому рекомендуется принять максимальные параметры прослойки
в соответствии с разделом 9.3 или дальнейший расчет влажностного
режима в годовом цикле.
Расчет в годовом цикле показывает наличие конденсата на
внутренней поверхности экрана, который высыхает в марте (см. ниже,
таблица 9.5).
9.7.5. Расчет влажностного режима стены по годовому
балансу влаги
Расчет для большей наглядности проводится как в технической
системе, так и в системе СИ, что не влияет на конечный результат.
Расчет выполнен по приведенной выше методике (раздел 9.6.3).
Характеристики материалов и конструкций и исходные данные для
расчета представлены в таблице 9.4 и на рис. 9.1.
Приводится рис. 9.1. Схема наружной стены для расчета
влажностного режима.
Таблица 9.4
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА
СТЕНЫ В ГОДОВОМ ЦИКЛЕ
--------------------T------T------------------------------------T----------T---------T------------T------------¬
¦Наименование ¦Номер ¦Коэффициенты ¦Плотность,¦Толщина ¦Термическое ¦Сопротив- ¦
¦материала ¦слоя +---------T--------------------------+ 3 ¦слоя, м ¦сопротив- ¦ление ¦
¦ ¦<*> ¦теплопро-¦паропроницаемости ¦кг/м ¦ ¦ление слоев,¦паропрони- ¦
¦ ¦ ¦водности,¦в системе ¦ ¦ ¦кв. м x ¦цанию слоев,¦
¦ ¦ ¦ +-------------T------------+ ¦ ¦x град. С ¦кв. м x ¦
¦ ¦ ¦Вт/м x ¦СИ, ¦технической,¦ ¦ ¦/Вт ¦x ч x Па/мг ¦
¦ ¦ ¦x град. С¦мг/м x ч x Па¦г/м x ч x мм¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦рт. ст. ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-------------------+------+---------+-------------+------------+----------+---------+------------+------------+
¦ 1 ¦ 2 ¦ 3 ¦ 4 ¦ 5 ¦ 6 ¦ 7 ¦ 8 ¦ 9 ¦
+-------------------+------+---------+-------------+------------+----------+---------+------------+------------+
¦ ¦ 0 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦Внутренний воздух ¦ ¦ - ¦ - ¦ - ¦ - ¦ - ¦ 0,115 ¦ ¦
¦ ¦ 1 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-------------------+------+---------+-------------+------------+----------+---------+------------+------------+
¦Цементно - песчаный¦ 2 ¦ 0,93 ¦ 0,09 ¦ 0,012 ¦ 1800 ¦ 0,015 ¦ 0,016 ¦ 0,1667 ¦
¦раствор ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-------------------+------+---------+-------------+------------+----------+---------+------------+------------+
¦Кирпичная кладка ¦ 3 ¦ 0,64 ¦ 0,14 ¦ 0,0186 ¦ 1600 ¦ 0,51 ¦ 0,797 ¦ 3,64 ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-------------------+------+---------+-------------+------------+----------+---------+------------+------------+
¦Минвата ¦ 4 ¦ 0,045 ¦ 0,51 ¦ 0,068 ¦ 170 ¦ 0,15 ¦ 3,33 ¦ 0,29 ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-------------------+------+---------+-------------+------------+----------+---------+------------+------------+
¦Воздушная прослойка¦ 5 ¦ ¦ - ¦ ¦ ¦0,03-0,06¦ 0,17 ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-------------------+------+---------+-------------+------------+----------+---------+------------+------------+
¦Панель - экран ¦ 6 ¦ 0,93 ¦ 0,03 ¦ 0,004 ¦ 1800 ¦ 0,008 ¦ 0,0086 ¦ 0,266 ¦
¦"Краспан" ¦ ¦ ¦(0,114) <**> ¦ (0,015) ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+-------------------+------+---------+-------------+------------+----------+---------+------------+------------+
¦Наружный воздух ¦ 7 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ 0,043 ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
L-------------------+------+---------+-------------+------------+----------+---------+------------+-------------
--------------------------------
<*> При расположении пароизоляции между кирпичной кладкой и
утеплителем нумерация слоев сдвигается в большую сторону.
<**> В скобках - коэффициент паропроницаемости с учетом щелей
зазоров.
Таблица 9.5
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ В КИРПИЧНОЙ СТЕНЕ ТОЛЩИНОЙ
"ДЕЛЬТА" = 0,51 М, УТЕПЛЕННОЙ МИНВАТОЙ ТОЛЩИНОЙ
"ДЕЛЬТА" = 0,15 М, С ЗАЩИТНЫМ ЭКРАНОМ (С УЧЕТОМ ШВОВ
"МИ" = 0,12 МГ/М X Ч X Па)
-----------------T---------T---------------------------------------------------------------------------------------------------¬
¦ ¦ ¦Месяцы ¦
¦ ¦ +--------T--------T--------T-------T-------T-------T-------T------T-------T-------T-------T---------+
¦ ¦ ¦ I ¦ II ¦ III ¦ IV ¦ V ¦ VI ¦ VII ¦ VIII ¦ IX ¦ X ¦ XI ¦ XII ¦
+----------------+---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
¦R = 4,4805, ¦t ¦ -10,2 ¦ -9,6 ¦ -4,7 ¦ 4 ¦ 11,6 ¦ 15,8 ¦ 18,1 ¦ 16,2 ¦ 10,6 ¦ 4,2 ¦ -2,2 ¦ -7,6 ¦
¦ o ¦ н ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ +---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
¦R = 4,4813 ¦t ¦ 20 ¦ 20 ¦ 20 ¦ 20 ¦ 11,6 ¦ 15,8 ¦ 18,1 ¦ 16,2 ¦ 10,6 ¦ 20 ¦ 20 ¦ 20 ¦
¦ вн.сл ¦ в ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ +---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
¦ ¦"Дельта" ¦ 30,2 ¦ 29,6 ¦ 24,7 ¦ 16 ¦ 0 ¦ 0 ¦ 0 ¦ 0 ¦ 0 ¦ 15,8 ¦ 22,2 ¦ 27,6 ¦
¦ ¦ t¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ +---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
¦ ¦"тау" ¦ -9,9 ¦ -9,3 ¦ -4,4 ¦ 4,2 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ 4,4 ¦ -2,0 ¦ -7,3 ¦
¦ ¦ п ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+----------------+---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
+----------------+---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
+----------------+---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
¦Е ¦ ¦ 1,96 ¦ 2,07 ¦ 3,17 ¦ 6,19 ¦ 10,24 ¦ 13,46 ¦ 15,58 ¦ 13,81¦ 9,59 ¦ 6,27 ¦ 3,88 ¦ 2,47 ¦
¦ "тау" ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+----------------+---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
+----------------+---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
+----------------+---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
¦R = 5,2551, ¦е ¦ 1,604¦ 1,62 ¦ 2,41 ¦ 4,026¦ 5,939¦ 7,941¦ 9,615¦ 9,391¦ 7,001¦ 4,828¦ 3,132¦ 2,0485¦
¦ n ¦ н ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ +---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
¦R = 4,9559¦ 55 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ пвн.сл ¦е ¦ 9,647¦ 9,647¦ 9,647¦ 9,647¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ 9,647¦ 9,647¦ 9,647 ¦
¦ ¦ в ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ +---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
¦ ¦"Дельта" ¦ 8,043¦ 8,027¦ 7,547¦ 5,621¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ 4,819¦ 6,515¦ 7,599 ¦
¦ ¦ e¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ +---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
¦ ¦e ¦ 2,06 ¦ 2,08 ¦ -2,82 ¦ 4,35 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ 5,10 ¦ 3,50 ¦ 2,48 ¦
¦ ¦ "тау" ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+----------------+---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
¦R = ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ n нар.сл ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦= 0,2992 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+----------------+---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
+----------------+---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
¦Часы ¦ ¦ 744 ¦ 672 ¦ 744 ¦720 ¦744 ¦720 ¦744 ¦744 ¦720 ¦744 ¦720 ¦ 744 ¦
+----------------+---------+--------+--------+--------+-------+-------+-------+-------+------+-------+-------+-------+---------+
¦Q ¦ ¦1154,40 ¦1027,41 ¦ 972,35 ¦В среднемесячные периоды выпадение конденсата будет ¦1077,44 ¦
¦ вн.сл. ¦ ¦ ¦ ¦ ¦наблюдаться с декабря по февраль в максимальном количестве ¦ ¦
+----------------+---------+--------+--------+--------+314,8 г/кв. м в феврале и высыхать в марте +---------+
¦Q ¦ ¦ 885,24 ¦1011,70 ¦1889,84 ¦ ¦1048,4 ¦
¦ нар.сл. ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+----------------+---------+--------+--------+--------+ +---------+
¦"Дельта"Q ¦ ¦ 268,76 ¦ 16,72 ¦-917,48 ¦ ¦ 29,33 ¦
+----------------+---------+--------+--------+--------+ +---------+
¦SUM "Дельта"Q ¦ ¦ 298,09 ¦ 314,8 ¦-602,68 ¦ ¦ 29,33 ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+----------------+---------+--------+--------+--------+--------------------------------------------------------------+---------+
¦% ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+----------------+---------+--------+--------+--------+--------------------------------------------------------------T---------+
L----------------+---------+--------+--------+--------+--------------------------------------------------------------+----------
Параметры внутреннего воздуха в отопительный период t = 20
в
град. С, "фи" = 55%, в летний и переходный период (t 8 град. С)
в
(неотопительный) параметры внутреннего воздуха приняты равными
параметрам наружного воздуха.
Параметры наружного воздуха приняты по СНиП 2.01.01-82 и СНиП
II-А.6-72 (относительная влажность воздуха). Влагосодержание
воздуха принято по приложению 3 к книге К.Ф. Фокина "Строительная
теплотехника ограждающих частей здания", 1973 г.
Рассчитывается стена с воздушной прослойкой с экраном -
панелью.
В табл. 9.5 представлены показатели влажностного режима стены
по сечениям (см. рис. 9.1), а также показатели влагонакопления в
граммах, характеризующие влагозащитные свойства конструкций.
Как видно в таблице 9.5, при наличии сплошного экрана - панели
с октября по март в прослойке будет конденсат. Это указывает на
опасность наличия большой площади глухих экранов без швов -
зазоров и недостаточную объективность расчета по [5].
Задачей вентилируемой прослойки является выявление возможности
замены пароизоляции. Поэтому для иллюстрации этого производятся
нижеследующие расчеты.
9.7.6. Определение скорости движения воздуха в прослойке
Расчет делается для температуры -28 град. С и -10,2 град. С.
Скорость движения воздуха в прослойке при температуре наружного
воздуха -28 град. С. Расчет делается по формулам (9.10-9.11) при
расстоянии от входа до выхода воздуха h = 1,8 м.
y
Температура входящего в прослойку воздуха по формуле (9.14):
t = -28 x 0,95 = -26,6 град. С.
x
Скорость движения воздуха в прослойке по формуле (9.10):
_________________________
/ 0,08 x (-26,6 +28) x 1,8
V = \/-------------------------- = 0,185 м/с,
6
где:
1,8 - расстояние от входных до выходных щелей - стыков;
6 - сумма сопротивлений всей конструкции.
Скорость движения воздуха в прослойке по формуле (9.11):
________________________________
/ 2 x 9,8 x 1,8 x (1,413 - 1,405)
V = \/ -------------------------------- = 0,185 м/с.
1,405 x 6
Скорость движения воздуха в прослойке по формуле при "Дельта" Р
(9.9):
"дельта" Р = 1,8 х 0,008 = 0,014 мм вод. ст.:
_______________
/0,014 x 2 x 9,8
V = \/---------------- = 0,180 м/с.
1,405 x 6
Скорость движения воздуха по всем трем формулам примерно
одиникова.
Расход воздуха при V = 0,18 м/с по формуле (9.12):
W = 0,185 x 3600 x 1,405 x 0,06 = 54,7 кг/м x ч.
Эквивалентный диаметр прослойки равен:
2 x 0,06 x 1
d = ------------ = 0,113 м.
э 0,06 + 1
Потери давления на трение:
2 2
V 0,18
при d = 0,11 м и при -- = ------- x 1,405 = 0,0024 мм вод. ст.;
э 2q 2 x 9,8
"Дельта" Р = 0,0011 мм вод. ст., или 0,011 Па.
тр
Скорость в прослойке соответствует:
2
V x "гамма" x SUM"кси" 2
пр 0,18 x 1,405 x 6
"Дельта" Р = -------------------------- = ----------------- =
2g 2 x 9,8
= 0,0139 мм вод. ст., или 0,139 Па.
Искомая разность давлений за вычетом потерь по высоте прослойки
при 2
0,18 x 1,405
------------ = 0,0024 мм вод. ст.;
2 x 9,8
"Дельта" Р = 0,139 - 0,011 = 0,128 Па, или 0,0128 мм вод. ст.
Уточненная скорость воздуха в прослойке:
________________
/0,0128 x 2 x 9,8
V = \/----------------- = 0,172 м/с.
1,405 x 6
Трение уменьшает скорость движения воздуха на 4,4%. Расход
воздуха W = 0,172 x 3600 x 1,405 x 0,06 = 52,2 кг/м x ч.
Определение скорости движения воздуха при толщине прослойки
0,03 м.
Эквивалентный диаметр прослойки равен:
2 x 0,03 x 1
d = ------------ = 0,058 м;
э 0,03 + 1
при "Дельта" Р = 0,002 мм вод. ст. (или 0,02 Па)
тр
"Дельта" Р = 0,0139 - 0,002 = 0,0119 мм вод. ст.
Уточненная скорость воздуха в прослойке:
__________________________
V = \/0,0119 x 2 x 9,8/1,405 x 6 = 0,16 м/с.
При толщине прослойки 30 мм:
W = 0,16 x 3600 x 1,405 x 0,03 = 24,2 кг/м x ч.
Определяем скорость движения воздуха в прослойке при
температуре наружного воздуха -10,2 град. С.
Температура входящего в прослойку воздуха по формуле (9.14):
t = -10,2 x 0,95 = 9,69 град. С.
x
При h = 1,8 м:
___________________________
/0,08 x 1,8 x (-9,69 + 10,2)
V = \/---------------------------- = 0,11 м/с,
6
а с учетом потерь на трение V = 0,104 м/с.
Расход воздуха при условной толщине прослойки "дельта" =
пр
= 0,06 м на ширину 1 м:
W = 0,104 x 3600 x 0,06 x 1,32 = 29,6 кг/м x ч.
При "дельта" = 0,03 м:
пр
W = 0,104 x 3600 x 0,03 x 1,32 = 14,8 кг/м x ч.
9.7.7. Определение теплового и влажностного режима
воздушной прослойки
Определяем температуру входящего в прослойку воздуха при
t = -28 град. С по формуле (9.14) (t = -28 град. С - средняя
ext н
температура наиболее холодной пятидневки):
t = 0,95 x t = 0,95 x (-28) = -26,6 град. С.
o н
Определяем температуру выходящего из прослойки воздуха "тау"
y
по формуле (9.15); при толщине прослойки 0,06 м:
10,23 x 1,8
-3,6-----------
53 x 1
-275,3 + [(-26,6 x 10,23) + 275,3] x е
хр
"тау" = ----------------------------------------------------- =
y 10,23
= -26,8 град. С,
где:
h = 1,8 м - расстояние между входными и выходными щелями -
y
стыковыми швами;
W = 52,2 кг/ч - расход воздуха через прослойку.
Определяем "тау" при h = 1,8 м и "дельта" = 0,03 м,
y пр
W = 14,8 кг/м x ч и t = -10,2 град. С (t = -10,2 град. С -
н н
средняя температура января):
10,23 x 1
-3,6---------
14,8 x 1
-97,34 + [(-9,7 x 10,23) + 97,34] е
хр
"тау" = -------------------------------------------------- =
y 10,23
= -9,52 град. С.
Таким образом, можно принять температуру воздуха, выходящего из
прослойки, минус 26,8 град. С и 9,52 град. С.
В расчетах "тау" принято: термическое сопротивление воздушной
y
прослойки R при h = 1,8 м по формуле (9.16):
вп
1 1
R = ---------- = --- = 0,11 кв. м x град. С x ч/ккал
вп "альфа" 9,0
вп
(0,096 кв. м x град. С/Вт),
где:
"альфа" - коэффициент теплообмена по формуле (9.17):
вп
"альфа" = 5,5 + 5,7 V + "альфа" = 5,5 + 5,7 x 0,18 + 2,44 =
вп пр л
= 9,0 Ккал/кв. м x ч x град. С (10,4 Вт/кв. м x град. С);
"альфа" - коэффициент лучистого теплообмена;
л
1 1
"альфа" = ----------- = ------------------ x 0,61 = 2,44.
л 1 1 1 1 1 1
-- + -- - - ---- + ---- - ---
c c c 4,25 4,62 4,9
1 2
В расчетах "тау" также принято: коэффициенты теплопередачи
y
внутреннего и наружного слоев К и К :
в н
1
К = ------------------------- = 0,233;
в 1 0,51 0,15
--- + ---- + ----- + 0,05;
8,7 0,64 0,045
1
при К = --------------------- = 10;
н 0,008
0,05 + ----- + 0,043;
1,86
К = К + К = 0,233 + 10 = 10,233 Вт/кв. м x град. С;
в н
при t = -28 град. С, А = К x t + К x t = 0,233 x 20 + 10 x
н в в н н
x (-28) = -275,3;
при t = -10,2 град. С, А = 0,233 x 20 + 10 x (-10,2) = -97,34.
н
Термическое сопротивление воздушной прослойки при t = -10,2
н
град. С принимается таким же, как при t = -28 град. С.
н
Температура входящего в прослойку воздуха по формуле (9.14) при
t = -28 град. С, t = 0,95 x (-28) = -26,6 град. С, Е = 0,4,
н o
е = 0,34, а при t = -10,2 град. С, Е = 1,91, t = 0,95 x
o н o
x (-10,2) = -9,69 град. С, е = 1,7.
o
Определяем упругость водяного пара е , выходящего из прослойки,
y
по формуле (9.18) при t = -28°С.
н
Для этого определяем величины входящих в формулу показателей.
Относительная влажность наружного воздуха принимается равной
85%.
Расстояние от входных до выходных отверстий 1,8 м, расход
воздуха в прослойке W = 52,2 и 29,6 кг/мм при "дельта" = 0,06
пр
м; W = 24,2 и 14,8 кг/ч (см. выше) при толщине прослойки 0,03 м.
Расчет проводится в соответствии с разделом 9.6.5.
1 1
М = ------ = ----- = 0,033,
в SUM R 30,25
п
где:
30,25 - сопротивление паропроницанию наружного слоя.
Условное сопротивление паропроницанию наружного слоя:
"дельта" 0,008 1
R = -------- = ----- = 0,527; М = ----- = 1,886,
пн "ми" 0,015 н 0,527
где "ми" = 0,015 с учетом швов - зазоров.
М + М = 0,033 + 1,886 = 1,92;
в н
М x е + М x е = 0,033 x 9,65 + 1,88 x 0,29 = 0,87;
в в н н
1,92 x 1,8
- -----------
52,2 x 1,17
0,87 + (0,34 x 1,92 - 0,87) x е
хр
e = ----------------------------------------- = 0,345,
y 1,92
что меньше допускаемых 0,39, т.е. максимальной упругости водяного
пара.
е при толщине прослойки 0,03 м:
y
1,92 x 1,8
- -----------
24,2 x 1,17
0,87 + (0,34 x 1,92 - 0,87) е
хр
e = ------------------------------------------- = 0,35.
y 1,92
При толщине прослойки 0,03 м и t = -10,2 град. С:
н
1,92 x 1,8
- ----------
14,8 x 1,1
3,2 + (1,7 x 1,92 - 3,2) x е
хр
е = -------------------------------------- = 1,72,
y 1,92
где:
М x е + М x е = 0,033 x 9,65 + 1,88 x 1,63 = 3,2,
в в н н
е меньше максимальной упругости водяного пара.
y
Однако упругость водяного пара по прослойке увеличивается,
откуда можно сделать вывод, что влажностным режимом прослойки и
возможность конденсатообразования определяется влажностным
режимом стены до прослойки, т.е. количеством влаги, проходящей в
прослойку из помещения.
9.7.8. Заключение по полученным результатам
В сводной таблице 9.6 приведены геометрические характеристики
экранируемых фасадов системы "Краспан", а также значения их
влажностных характеристик.
При условном коэффициенте паропроницаемости экрана с учетом
щелей, равном "ми" = 0,19 мг/м x ч x Па (0,025 г/м x ч x мм рт.
ст.) при площади приточных щелей 0,025 кв. м опасности
недопустимого влагонакопления у экрана нет.
В системе "Краспан" "ми" = 0,114 мг/м x ч x Па, а площадь
приточных щелей - отверстий составляет 0,007 кв. м на кв. м
экрана; опасность образования влагонакопления у экрана имеется.
При длине прослойки от 0,6 до 21 м скорость движения воздуха
возрастает от 0,107 до 0,606 м/с, т.е. в 5,6 раза, так же, как и
расход воздуха.
С другой стороны, чем длиннее (выше) прослойка, тем меньше
условный (с учетом щелей) коэффициент паропроницаемости и тем
больше вероятность недопустимого влагонакопления по глади экрана.
Для того чтобы выявить количество влаги, конденсирующейся в
прослойке у экрана, для примера выполнен расчет влажностного
режима стен рассматриваемых систем в годовом цикле.
Результаты расчетов, проведенных по вышеприведенной методике,
(см. раздел 9.6.3), даны в таблице 9.5.
Как видно из таблицы 9.5, данной выше, максимальное количество
влаги выпадает на поверхности экрана (с учетом швов)
(с "ми" = 0,12 мг/м x ч x Па) 314 г/кв. м за 744 часа или 0,46
г/кв. м x ч. Расчет сделан для "ми" = 0,12 мг/м x ч x Па.
Приведенный коэффициент паропроницаемости экрана с учетом
системы "Краспан" составляет "ми" = 0,114 мг/м x ч x Па, поэтому
влагонакопление у экрана будет несколько больше, чем в таблице
9.5. Однако учитывая, что конденсат у экрана высыхает в марте,
толщину прослойки между экраном и утеплителем можно принять не 60
мм, а 40-50 мм.
Таблица 9.6
----------T----------------T------T----T-----T----------------------T--------------T------------T---------------------T---------------------¬
¦Система ¦Экран ¦Высота¦Вы- ¦Пло- ¦Коэффициент ¦Сопротивление ¦Количество ¦Скорость движения ¦Упругость водяного ¦
¦ +----T-----T-----+прос- ¦сота¦щадь ¦паропроницаемости ¦паропроницанию¦конденсата ¦воздуха м/с в ¦пара, мм рт. ст. ¦
¦ ¦раз-¦мате-¦тол- ¦лойки,¦шва,¦шва, +-----------T----------+ тр тр ¦у экрана, ¦прослойке за экраном ¦(с учетом швов) ¦
¦ ¦мер,¦риал ¦щина,¦м ¦м ¦кв. м¦условный ¦по глади ¦R R R ¦г/кв. м x ч ¦при толщине +----------T----------+
¦ ¦м ¦ ¦мм ¦ ¦ ¦на ¦с учетом ¦в системе ¦ n n1 n2 +-----T------+прослойки, мм ¦входящего ¦выходя- ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦кв. м¦швов ¦ ¦при "ми" по ¦по ¦с ¦ ¦в прос- ¦щего из ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦(щелей) ¦ ¦глади ¦глади¦учетом+---------------------+лойку ¦прослойки ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦в системе ¦ ¦--------------¦ ¦швов ¦Расход воздуха, +----T-----+----T-----+
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ +-----T-----+----T-----+при "ми" с ¦ ¦ ¦кг/м x ч ¦-28 ¦-10,2¦-28 ¦-10,2¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦СИ ¦техн.¦СИ ¦техн.¦учетом швов ¦ ¦ +----------T----------+ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦20-30 ¦50-60 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ +----T-----+----T-----+ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦-28 ¦-10,2¦-28 ¦-10,2¦ ¦ ¦ ¦ ¦
+---------+----+-----+-----+------+----+-----+-----+-----+----+-----+----T----T----+-----+------+----+-----+----+-----+----+-----+----+-----+
¦ 1 ¦ 2 ¦ 3 ¦ 4 ¦ 5 ¦ 6 ¦ 7 ¦ 8 ¦ 9 ¦ 10 ¦ 11 ¦ 12 ¦ 13 ¦ 14 ¦ 15 ¦ 16 ¦ 17 ¦ 18 ¦ 19 ¦ 20 ¦ 21 ¦ 22 ¦ 23 ¦ 24 ¦
+---------+----+-----+-----+------+----+-----+-----+-----+----+-----+----+----+----+-----+------+----+-----+----+-----+----+-----+----+-----+
¦"Краспан"¦1,2 ¦Це- ¦ 8 ¦ 1,8 ¦ 15 ¦0,007¦0,114¦0,015¦0,03¦0,004¦4,11¦0,36¦2,35¦ - ¦0,46 ¦0,16¦0,104¦0,17¦0,104¦0,34¦1,7 ¦0,35¦1,72 ¦
¦ ¦x ¦мент ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦----¦----¦----¦ ¦ ¦----¦-----¦----¦-----¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦1,8 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ - ¦ - ¦ - ¦ ¦ ¦24,2¦14,8 ¦52,2¦29,6 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
L---------+----+-----+-----+------+----+-----+-----+-----+----+-----+----+----+----+-----+------+----+-----+----+-----+----+-----+----+------
9.7. Заключение (Рекомендации по проектированию)
Теплотехническое проектирование систем наружных стен с
вентилируемым фасадом выполняется в следующей последовательности
(в дополнение к разделу 9.4):
1. Назначаются проектные размеры щелей - зазоров, воздушной
прослойки и экранов облицовки в соответствии с разделом (9.3). При
этом следует выполнять следующие требования:
- общая площадь щелей - зазоров для притока воздуха не должна
быть меньше 30-50 кв. см на кв. м экрана;
- толщина воздушной прослойки между экраном и уплотнителем не
должна быть меньше 30 мм;
- площадь воздуховыводящей полости не должна быть меньше
площади приточной;
- не рекомендуется высота (ширина) стыковых швов (совмещающих
функции приточных щелей) менее 15 мм.
2. Определяется толщина утеплителя в соответствии с разделом
9.6.2.
3. Рассчитывается влажностный режим конструкции в соответствии
со СНиП II-3-79* (1998 г.) (с учетом коэффициента
паропроницаемости по глади экрана).
4. Рассчитывается условный приведенный коэффициент
паропроницаемости со щелями - зазорами (с учетом раздела 9.6.6).
5. Рассчитывается упругость водяного пара по формуле (9.18) при
отсутствии расхода воздуха в прослойке.
6. Если в результате расчета по пп. 3-5 положительны и
соблюдены требования п. 1, конструкция стены считается
удовлетворительной, если же нет, то расчет продолжают в следующей
последовательности:
- определяется влажностный режим конструкции стены в годовом
цикле;
- определяется тепловой (температура), воздушный (скорость
движения воздуха) и влажностный (упругость водяного пара) режим
конструкции стены, в т.ч. прослойки;
- корректируются элементы конструкции наружной стены для
выполнения всех требований теплотехнических норм.
Приложение
к разделу 9
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРИВЕДЕННОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПАРОПРОНИЦАНИЮ
ЭКРАНОВ С УЧЕТОМ ШВОВ - ЗАЗОРОВ
Условное сопротивление паропроницанию зазоров в стыковых
соединениях экранов (толщина плит 8 мм, приведенная площадь на кв.
м плит швов 0,007 кв. м, ширина (высота) шва 15 мм):
0,008
R = ----------- = 0,005 кв. м x ч x мм рт. ст./г (0,00067 кв. м x
п (6,5/4,2)
x ч x Па/мг),
где:
6,5 - условный коэффициент паропроницания стыковых швов;
4,2 - сумма дополнительных сопротивлений.
Сопротивление паропроницанию плит по глади:
0,008
R = ------- = 2 кв. м x ч x мм рт. ст./г (0,266 кв. м x ч x
п 0,004
x Па/мг).
Приведенное сопротивление паропроницанию кв. м плит:
пр 1
R = ------------- = 0,529 кв. м x ч x мм рт. ст./г (0,07 кв. м x
п 0,993 0,007
----- + -----
2 0,005
x ч x Па/мг).
Приведенный коэффициент паропроницаемости:
0,008
"ми" = ----- = 0,015 (в системе СИ "ми" = 0,114).
0,529
10. Состав проектно - сметной документации
10.1. Рабочий проект или рабочая документация системы наружных
ограждений фасадов с вентилируемым воздушным зазором включает
следующие разделы: общую пояснительную записку, архитектурную
часть, конструкторскую часть, конструкторскую часть по решению
архитектурных деталей, специальные части (водосток, антенны,
рекламу и т.п.) и сметы.
10.2. В общей пояснительной записке приводятся следующие
данные:
- архитектурная концепция решения фасадов здания и отдельных
архитектурных элементов;
- данные о конструктивном решении системы и ее элементов;
- данные о решении специальных устройств на фасаде, если они
имеются;
- данные об эффективности энергосбережения принятых технических
решений, результаты теплотехнических расчетов;
- экологическая характеристика системы;
- основные технико - экономические показатели системы.
10.3. Архитектурная часть включает чертежи фасадов здания,
отдельных архитектурных элементов и узлов. На чертежах приводится
цветовое решение фасада и его отдельных элементов.
10.4. Конструкторская часть включает чертежи всех
конструктивных элементов системы с узлами и деталями, а также
полную спецификацию всех применяемых материалов и изделий.
10.5. Специальная часть включает чертежи фасадов с привязкой
мест размещения специальных устройств, узлы и детали конструкций
крепления этих устройств на фасаде, а также спецификацию
оборудования, материалов и изделий, предусмотренных проектом.
10.6. Сметы на устройство системы составляются на основе
действующих нормативов, единичных расценок, фактической стоимости
оборудования и материалов, а также утвержденных заказчиком
калькуляций на отдельные виды работ и элементы конструкций.
11. Технико - экономические показатели
Стоимость системы для конкретных зданий зависит от многих
факторов, в том числе от размеров здания, архитектурного решения
фасадов, оборудования и оснастки, применяемых для монтажа
системы, а также от структуры подрядной организации и ее
коммерческой политики. В связи с этим конкретная стоимость
системы может колебаться в значительных пределах. Поэтому
считаем, что здесь наиболее целесообразно привести прямые
затраты, т.е. стоимость отдельных элементов системы и ее монтажа
(стоимость монтажа без учета стоимости лесов, люлек и других
средств для рядового участка фасада).
Поэлементная стоимость 1 кв. м системы для рядового участка
фасада составляет:
долл. США
Стоимость элементов несущего каркаса, включая крепеж - 13
Стоимость утеплителя толщиной 150 мм, включая крепеж - 15
Стоимость облицовочного материала плиты "Краспан Колор" - 9
Стоимость монтажа - 15
Всего на 1 кв. м фасада - 52
Данные о стоимости элементов системы получены от разработчика
системы.
12. Основные положения по производству работ и системе
контроля качества
12.1. Для выполнения работ по монтажу системы здание
разбивается на захватки и определяется порядок и
последовательность перемещения монтажников с одной захватки на
другую.
12.2. Величина захваток и их количество в каждом случае
определяются с учетом многих факторов, в том числе размеров
фасадов здания, величины бригады монтажников, оснащения
строительной организации оборудованием и оснасткой, условиями
комплектации строительства материалами, изделиями и др. Захваткой
может быть вся высота фасада, а можно фасад по высоте разделить
на несколько захваток, учитывая наличие промежуточных карнизов,
поясков и другие факторы. Также в горизонтальном направлении
захваткой может быть весь фасад, только одна секция или может
быть принят какой-либо другой способ деления фасада на захватки.
Разбивка фасадов здания на захватки и выбор средств для работы
монтажников на высоте (подмостки, люльки, подъемные платформы и
т.п.) выполняются в проекте организации строительства или в
технологических картах.
12.3. При монтаже системы на реконструируемых зданиях работы
начинаются с очистки фасада от не связанных с основанием
элементов, таких как отслоившиеся штукатурка, краска и т.п. Кроме
того, фасад надо освободить (демонтировать) от специальных
устройств: водостоков, различных кронштейнов, антенн, вывесок и
др.
12.4. Монтаж системы начинается с разметки фасада, установки
маяков, по которым будут устанавливаться и крепиться к основанию
кронштейны и горизонтальные профили. Разметка выполняется с
помощью геодезических приборов, уровня и отвеса. Установка и
крепление кронштейнов, горизонтальных и вертикальных профилей в
пределах захватки могут производиться снизу вверх и наоборот в
зависимости от решений, принятых в ПОС.
12.5. После разметки фасада в нем сверлятся отверстия под
дюбели для крепления кронштейнов к основанию посредством анкерных
винтов. Для снижения теплопередачи в месте примыкания кронштейна
к основанию между ними на анкерный винт надевается паронитовая
прокладка.
В случаях когда основанием является кирпичная кладка, нельзя
устанавливать дюбели в швы кладки, при этом расстояние от центра
дюбеля до ложкового шва должно быть не менее 35 мм, а от
тычкового - 60 мм. Минимальное расстояние от края конструкции до
дюбеля оговаривается специальными рекомендациями фирмы -
изготовителя.
Категорически запрещается сверлить отверстия для дюбелей в
пустотелых кирпичах или блоках с помощью перфоратора.
12.6. На кронштейны устанавливаются и крепятся к ним
горизонтальные профили, которые являются базой для устройства
отделочного слоя фасада в пределах проектных допусков. Поэтому
установка каждого профиля, его положение в вертикальной плоскости
проверяются соответствующими приборами: теодолитом, отвесом и
др. Крепление горизонтального профиля к кронштейну производится
заклепками или винтами.
12.7. К началу монтажа плит утеплителя захватка, на которой
производятся работы, должна быть укрыта от попадания влаги на
стену и плиты утеплителя.
Исключением могут быть случаи, когда монтажники не покидают
рабочие места до тех пор, пока все смонтированные плиты не
закроют предусмотренной проектом ветровлагозащитной пленкой.
12.8. Монтаж плит утеплителем начинается с нижнего ряда,
который устанавливается на стартовый профиль, цоколь или другую
соответствующую конструкцию, и ведется снизу вверх. Если плиты
утеплителя устанавливаются в 2 ряда, следует обеспечить перевязку
швов. Плиты утеплителя должны устанавливаться плотно друг к
другу так, чтобы в швах не было пустот. Если избежать пустот не
удается, они должны быть тщательно заделаны тем же материалом.
Вся стена (за исключением проемов) непрерывно по всей поверхности
должна быть покрыта утеплителем установленной проектом толщины.
Крепление плит утеплителя к основанию производится пластмассовыми
дюбелями тарельчатого типа с распорными стержнями. В случае
применения ветровлагозащитной пленки установленные плиты
утеплителя сначала крепятся к основанию только двумя дюбелями
каждая плита и только после укрытия нескольких рядов пленкой
устанавливаются остальные предусмотренные проектом дюбели.
Полотнища пленки устанавливаются с перехлестом 100 мм.
12.9. Монтаж вертикальных профилей выполняется после монтажа
плит утеплителя. Поскольку вертикальные стыки облицовочных плит
должны располагаться по осям вертикальных профилей НК2, во время
монтажа следует контролировать вертикальность и расстояние между
смежными профилями для соблюдения проектных размеров.
12.10. Монтаж облицовочных плит преимущественно начинают с
нижнего ряда и ведут снизу вверх. Перед монтажом плит утеплителя
на вертикальные профили устанавливается резиновая прокладка.
Крепление облицовочных плит к вертикальным профилям производится
заклепками, для которых предварительно сверлятся отверстия. В
горизонтальные и вертикальные стыки облицовочных плит
устанавливают соответствующие фасонные элементы. Одновременно
производится облицовка оконных проемов и других элементов фасада.
Во время монтажа отделочных плит следует следить за тем, чтобы
воздушный зазор позади отделочных плит был чист и без каких-либо
посторонних включений.
12.11. В процессе монтажа элементов системы должны выполняться
пооперационный контроль качества работ и составляться акты на
скрытые работы. Это должно выполняться в соответствии с
действующей в подрядной организации Системой управления контролем
качества продукции, где указано, какие параметры и
технологические процессы контролируются, и лица, ответственные за
выполнение этой работы. В составе комиссии, подписывающей акты
на скрытые работы, должны быть лица (представители проектной
организации), выполняющие авторский надзор.
12.12. Работы по монтажу системы могут выполнять организации,
специалисты которых прошли обучение и имеют лицензию на право
выполнения указанных работ от ООО "Фаско - Строй".
13. Правила эксплуатации системы
13.1. В процессе строительства и эксплуатации здания не
допускается крепить непосредственно к облицовочным плиткам любые
детали и устройства.
13.2. Не следует допускать возможность попадания воды с крыши
здания на облицовочные плитки, для чего надо содержать желоба на
крыше и водостоки в рабочем состоянии.
13.3. Уход за облицовкой фасада, заключающийся в ее регулярной
очистке и периодическом восстановлении, продлит срок службы
облицовки.
13.4. Промывка водой является одним из наиболее эффективных
способов очистки облицовки. Для промывки воду подают шлангами
под давлением 2-3 атм.
Рекомендуется сочетать промывку с ручной очисткой поверхности
щетками или скребками.
13.5. Плиты с дефектами, не подлежащие восстановлению,
заменяются в соответствии с инструкцией разработчика системы.
14. Перечень нормативных документов и литературы
1. СНиП 2.08.01-89* "Жилые здания" и МГСН 3.01-01.
2. СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия".
3. СНиП II-23-81* "Стальные конструкции".
4. СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника" (изд. 1998 г.).
5. СНиП 23-01-99 "Строительная климатология".
6. СНиП 2.01.01-82 "Строительная климатология и геофизика".
7. СНиП 2.03.11-85 "Защита строительных конструкций от
коррозии".
8. СНиП 21-01-97 "Пожарная безопасность зданий и сооружений".
9. МГСН 2.01.99 "Нормативы по теплозащите и
тепловодоэлектроснабжению".
10. ГОСТ 17177-94 "Материалы и изделия строительные
теплоизоляционные. Методы испытаний".
11. ГОСТ 24676-81 "Профили холодногнутые из алюминиевых сплавов
для ограждающих строительных конструкций".
12. ГОСТ 26805-86 "Заклепка трубчатая для односторонней клепки
тонколистовых строительных металлоконструкций. Технические
условия".
13. ГОСТ 7025-78 "Материалы стеновые и облицовочные. Методы
определения водопоглощения и морозостойкости".
14. ГОСТ 481-80 "Паронитовые листы".
15. Рекомендации по проверке и учету воздухопроницаемости
наружных ограждающих конструкций жилых зданий. ЦНИИЭП жилища,
Москва, 1983 г.
16. Рекомендации по проектированию и применению для
строительства и реконструкции зданий в г. Москве системы с
вентилируемым воздушным зазором "Мраморок". Правительство Москвы,
Москомархитектура, Москва, 2001 г.
17. Рекомендации по проектированию и применению для
строительства и реконструкции зданий в г. Москве системы с
вентилируемым воздушным зазором из алюминиевых профилей
производства ЗАО Союз "Метроспецстрой". Правительство Москвы,
Москомархитектура, Москва, 2001 г.
|
