Основы эксплуатации наружных кирпичных стен гражданских зданий - часть 4

 

  Главная      Учебники - Строительство     

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  ..

 

 

Основы эксплуатации наружных кирпичных стен гражданских зданий - часть 4

 

 

 
 
 
Находящаяся в конструкции вода образует растворы неодинаковой концентрации. Стремясь выров-

нять концентрацию, растворы вызывают большие осмотические давления на стенки пор. При высыха-
нии конструкции соли, оставаясь в кладке, образуют кристаллы, увеличивающие расклинивающие воз-
действия в месте микротрещин. 

Чем больше различаются плотности кирпича и раствора кладки, тем большим оказывается влияние 

перечисленных 

выше 

факторов.  

В кладочном растворе, так как он является микропористым материалом, при замерзании влаги возни-
кают большие, чем в кирпиче, напряжения. Кирпич оказывается сдавленным «обоймой». Напряжения, 
возникающие в результате ее действия, способствуют соединению микротрещин и, как следствие, про-
исходит отслоение пластинок материала. Эффект усиливается также за счет влаги, накапливающейся на 
границе кирпича и раствора и не успевающей мигрировать в раствор.  

Колебания температур в ограждениях в зимний период в прибрежных районах Охотского моря су-

щественно  зависят  от  воздействия  солнечной  радиации.  Воздействия  солнечной  радиации  в  период  с 
отрицательными  температурами  наружного  воздуха  меняют  положение  нулевой  изотермы  в  огражде-
нии. При этом появляются также нулевые изотермы и в пределах наружного слоя конструкции. Их на-
личие способствует проникновению влаги внутрь конструкции и увеличению ее концентрации в преде-
лах наружных слоев. В конечном итоге при высыхании конструкции это ведет к увеличению давления 
кристаллов солей, а при замораживании – к увеличению давления кристаллов льда. 

Воздействие солнечной радиации в этих районах дополнительно усиливается тем, что влага, попа-

дающая в конструкции из наружного воздуха, содержит большое количество растворенных солей. Соли 
понижают температуру замерзания воды и, следовательно, циклы замораживания и оттаивания проис-
ходят более часто, чем в других районах. 

Рассмотренный  пример  наглядно  указывает  на  необходимость  учета  при  проектировании  и  экс-

плуатации стен совместного воздействия на них факторов природной среды. 

Следует отметить, что учет при проектировании комплексного воздействия факторов внешней сре-

ды является сложной задачей. Так как закономерности влияния каждого из факторов существенно раз-
личны по своему физическому действию, при определении физических свойств конструкции, например, 
ее  сопротивления  теплопередаче  или  теплоустойчивости,  приходится  учитывать  только  расчетные  ве-
личины  отдельных  наиболее  важных  факторов.  В  последующем  это  может  негативно  сказываться  на 
эксплуатационных качествах ограждений. Поэтому в ряде случаев необходим расчет стен по несколь-
ким сочетаниям климатических воздействий, например:  

– по наиболее неблагоприятным условиям воздухопроницания (при сильном ветре и сопровождаю-
щей его умеренной температуре); 

– по  наибольшему  возможному  охлаждению  при  низкой  расчетной  температуре  и  относительном 

безветрии;  

– по условиям большой скорости ветра и предельно низкой температуры (если их совпадение воз-

можно по времени).  

Выбор сочетаний регламентируется соответствующими главами СНиП. 
Подробно с физико-климатическими факторами и их воздействиями на ограждающие конструкции 

можно ознакомиться в [12]. 

 

2.2   Микроклимат помещений и требования, определяющие 

эксплуатационные качества стен 

 
В  помещениях  гражданских  зданий  в  зависимости  от  их  функционального  назначения  должны 

обеспечиваться санитарно-гигиенические условия, определяющие микроклимат внутренней среды. 

Микроклимат  помещений  характеризуется  температурами  воздуха,  их  колебаниями  во  времени  и 

изменениями по объему, температурами поверхностей ограждений, относительной влажностью возду-
ха, скоростью движения воздуха в помещении, кратностью воздухообмена, а также гигиеническим со-
стоянием воздуха  и наличием или отсутствием агрессивных воздействий на ограждения.  Параметры мик-
роклимата определяются соответствующими главами СНиП, СанПиНами и ГОСТами, например,  [11,  17, 
18] и учитывают указанные выше факторы, а также вид деятельности людей, находящихся в помеще-

нии.  Основные  критериальные  параметры  микроклимата,  обеспечивающие  комфортное  тепловое  вос-
приятие человека, приведены в табл. 2.1. 

 

2.1   Критериальные значения параметров микроклимата  

в помещениях жилых и общественных зданий 

 

Параметры 

Ед. 

изм. 

Допусти-

мые уров-

ни 

Оптималь-

ные уровни 

Температура воздуха 

°С 

17 (зима)

28 (лето) 

20…22 (зи-

ма) 

22…25 (ле-

то) 

Градиент температуры  
воздуха по горизонтали 

°С 

3,0 

2,0 

Градиент температуры  
воздуха по вертикали 

°С 

3,0 

2,0 

Разница температур  
«воздух-ограждение» 

°С 

4…6 

2,0 

Продолжение табл. 2.1 

 

Параметры 

Ед. 

изм. 

Допусти-

мые уров-

ни 

Оптималь-

ные уровни 

Температура стекла 

°С 

10…12 

20 

Температура пола 

°С 

18…28 

24 

Влажность воздуха 

≤ 60 

30-45 

Скорость 

движения 

воздуха 

м/с 

0,15…0,30 

(зима) 

0,30…0,50 

(лето) 

0,10…0,20 

(зима) 

0,20…0,30 

(лето) 

 

Обеспечение нормальных условий эксплуатации наружных стен во многом зависит от влажностного 
режима помещений. Согласно СНиП 23-02–2003 [19] влажностный режим помещений характеризу-
ется сочетанием температуры и относительной влажности воздуха. Сочетания, определяющие влаж-
ностный режим помещений, приведены в табл. 2.2. 

 

2.2   Влажностный режим помещений 

 

Влажность внутреннего воздуха, %, 

при температуре, 

°С 

Режим 

до 12 

св. 12 до 24 

св. 24 

Сухой 

до 60 

до 50 

до 40 

Нормаль-
ный 

св. 60 до 75 

св. 50 до 60 

св. 40 до 50 

Влажный 

св.75 

св. 60 до 75 

св. 50 до 60 

Мокрый 

– 

св. 75 

св. 60 

 

Повышенная влажность воздуха помещения совместно с конкретной температурой приводят к ув-
лажнению кладки стен и, соответственно, к снижению их теплотехнических качеств и долговечности. 

Степень увлажнения стен зависит также от зоны влажности территории, на которой размещено зда-
ние. Сочетания зон влажности местности и влажностного режима помещений определяют условия 
эксплуатации ограждающих конструкций, которые согласно СНиП 23-02–2003 [19] делятся на два 
вида: А и Б. Условия эксплуатации в зависимости от зоны влажности района и влажностного режима 
помещений приведены в табл. 2.3. 

2.3   Условия эксплуатации ограждающих конструкций 

 

Условия эксплуатации А и Б  

в зоне влажности района 

Влажностный 

режим  

помещений 

зданий  

(по табл. 2.2) 

сухая 

нормальная 

влажная 

Сухой 

А 

А 

Б 

Нормальный 

А 

Б 

Б 

Влажный или  
мокрый 

Б 

Б 

Б 

 

В случае условий вида Б конструкции наружных стен имеют повышенную влажность и, соответственно, 
худшие условия эксплуатации. 

Комфортные санитарно-гигиенические условия в помещениях зависят от внутренних тепло- и влаго-
выделений и внешних климатических воздействий. Обеспечение комфортных условий достигается 
регулировкой внутренних тепло- и влаговыделений, а также путем снижения степени воздействия 
внешних факторов наружными ограждениями и, в частности, кирпичными стенами.  

Таким образом, наружные стены должны отвечать целому ряду требований, выполнение которых не-
обходимо при эксплуатации здания для обеспечения санитарно-гигиенических условий и условий по 
долговечности и надежности работы конструкций: 

– стены  должны  обладать  достаточными  теплозащитными  свойствами  для  защиты  помещения  зи-

мой от холода, а летом от перегрева; 

– температура  внутренних  поверхностей  стен  не  должна  значительно  отличаться  от  температуры 

внутреннего  воздуха.  Разница  температур  не  должна  превышать  величин,  определяемых  санитарно-
гигиеническими  требованиями  и  условиями  невыпадения  конденсата  на  внутренних  поверхностях  ог-
раждений; 

– воздухопроницаемость стен не должна превышать допустимых величин, определяемых условия-

ми  ограничения  низких  температур  на  внутренних  поверхностях  ограждений,  ограничения  скорости 
движения воздуха у поверхностей стен, а также условиями ограничения накопления влаги в ограждении 
и повышенного расхода тепловой энергии; 

– влажность материалов стен должна быть минимальной по условиям, исключающим образование на 
поверхностях ограждений плесени и грибков, а также по условиям долговечности конструкций. 

3   ТЕПЛОЗАЩИТНЫЕ КАЧЕСТВА КИРПИЧНЫХ СТЕН  

ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ 

Для обеспечения в помещениях требований микроклимата и ограничения расхода тепловой энер-

гии, теряемой зданием через стены, необходимо чтобы стены имели достаточные теплозащитные ка-
чества. Требуемые теплозащитные качества стен эксплуатируемых гражданских зданий определя-
лись нормами проектирования, действующими в период их возведения. В настоящее время в экс-
плуатации находятся кирпичные здания с фактическими сроками службы от 1 года до 100 и более 
лет. Стены этих зданий были запроектированы с использованием разных теплотехнических норм и, 
соответственно, имеют различные уровни теплозащиты. На теплозащитные качества стен сущест-

венное влияние оказывают условия передачи тепла через ограждения, теплофизические свойства ис-
пользованных строительных материалов (кирпича и раствора) и условия эксплуатации стен. 

3.1   Процессы и условия передачи тепла через наружные стены 

Через стены при разности температур на их внутренней и наружной поверхностях идет поток те-

пловой энергии. В связи с тем, что происходят постоянные колебания температур наружного и внут-
реннего  воздуха,  тепловой  поток  также  постоянно  изменяется  во  времени.  Условия  теплопередачи 
при изменениях теплового потока во времени называются  нестационарными. В случае, если коле-
баний температур не происходит, поток тепловой энергии остается постоянным во времени и усло-
вия теплопередачи называются стационарными.  

В  реальных  ситуациях  теплопередача  через  стены  практически  всегда  нестационарна.  Однако, 

учитывая, что теплотехнические расчеты ограждений при нестационарных условиях теплопередачи 
достаточно сложны, они выполняются только в особых случаях, например, при оценке теплоустой-
чивости.  В  большинстве  же  ситуаций  с  точностью,  допустимой  при  практических  расчетах,  можно 
считать  теплопередачу  через  ограждающие  конструкции  стационарной.  При  этом  температура  воз-
духа  в  здании  принимается  осредненной  за  некоторый  период  времени  (например,  за  сутки),  а  для 
наружной температуры устанавливается некоторое расчетное ее значение исходя из климатических 
условий данной местности и тепловой инерции ограждения. 

В  случае  стационарного  режима  теплопередачи  все  теплотехнические  расчеты  значительно  уп-

рощаются.  В  практике  при  стационарных  условиях  определяются  потери  тепла  зданием,  теплоза-
щитные качества ограждений, распределения температур в ограждениях и др. 

Передача тепла через стену происходит в сторону более низких температур, т.е. зимой – в сторо-

ну наружного воздуха. Весь процесс передачи тепла в этом случае состоит из трех этапов:  

−  восприятие тепла внутренней поверхностью ограждения от воздуха помещения;  
−  передача тепла через толщу стены; 

−  отдача тепловой энергии наружной поверхностью стены наружному воздуху. 

В  этом  процессе участвуют  все  три  вида  передачи  энергии  в  окружающей  среде:  теплопровод-

ность, конвекция, излучение. 

Теплопроводность – вид передачи тепла, при котором кинетическая энергия передается после-

довательно в твердых и жидких телах упругими волнами, а в газах – диффузией атомов или молекул. 

Наиболее полно теплопроводность проявляется в твердых телах. 

Конвекция – перенос тепловой энергии движущимися массами вещества. Конвекция наблюдает-

ся в жидкой и газообразной средах. 

Излучение – перенос энергии в виде электромагнитных волн между взаимно излучающими по-

верхностями, имеющими температуру выше абсолютного нуля. Излучение происходит в газообраз-

ной среде.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  1  2  3  4  5  ..