Основы эксплуатации наружных кирпичных стен гражданских зданий - часть 23

 

  Главная      Учебники - Строительство     

 

поиск по сайту            правообладателям  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  21  22  23  24   ..

 

 

Основы эксплуатации наружных кирпичных стен гражданских зданий - часть 23

 

 

дит к изменению их теплозащитных и влажностных характеристик. Следовательно, при эксплуата-
ции наружных стен необходимо учитывать явления фильтрации и обеспечивать меры от чрезмерного 
прохождения воздуха через конструкции. 

5.1   Воздухопроницаемость кирпичных стен 

Воздух в стенах может проходить с наружной стороны ограждения или, наоборот, со стороны по-

мещения. Если фильтрация воздуха происходит в сторону помещения, то она называется инфильтра-
цией
. При обратном направлении воздуха явление фильтрации называется эксфильтрацией. Свойство 
ограждения или его материала пропускать через себя воздух называется воздухопроницаемостью.  

С гигиенической точки зрения воздухопроницаемость является положительным качеством, так как 

способствует естественной вентиляции помещения.  

С теплотехнической стороны это явление вредно, так как при инфильтрации в помещение попадает 
холодный воздух и понижается температура внутренней поверхности ограждения. При эксфильтра-
ции ухудшается влажностный режим конструкции в силу того, что повышается вероятность конден-
сации внутри нее влаги. 
Причиной воздухопроницаемости материалов является наличие в них сообщающихся пор. Воздухо-
проницаемость зависит от структуры материала и его влажности. Влажные материалы содержат в 
порах капиллярную влагу и поэтому имеют меньшую воздухопроницаемость. 

Воздухопроницаемость  ограждения  обуславливается  воздухопроницаемостью  материалов  и  про-

никновением воздуха через швы конструкции, трещины, щели и т.д. Воздухопроницаемость ограждения 
почти всегда выше воздухопроницаемости материалов, из которых оно выполнено. 

Процесс воздухопроницания в стенах возникает при появлении разности давлений воздуха на внут-

ренней и наружной поверхностях стены за счет теплового и ветрового напоров (см. рис. 5.1). 

Тепловой  напор  обусловлен  разностью  удельных  весов  теплого  воздуха  помещения  и  холодного 

воздуха с наружи здания. 

Величина максимального теплового напора в зимнее время   

 

)

(

55

,

0

int

γ

γ

=

ext

t

Н

P

, Па,                             (5.1) 

 

где Н – высота здания, м; 

γ

ext

γ

int

 – удельные веса наружного и внутреннего воздуха, Н/м

3

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Величины 

γ

ext 

и 

γ

int

 определяются по формуле 

 

t

+

=

γ

273

3463

.                                             (5.2) 

 
Здесь – температура воздуха. Для внутреннего воздуха величина t

int

 (для определения 

γ

int

) принима-

ется по оптимальным параметрам по ГОСТ 12.1.005, ГОСТ 30494 и СанПиН 2.1.2.1002. Для наружного 
воздуха величина t

ext

 (для определения 

γ

ext

) принимается равной средней температуре наиболее хо-

лодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01–99* [21]. 

Ветровой напор создается за счет действия на стены ветра. 
Величина ветрового напора  

Рис. 5.1   Эпюры давлений воздуха на ограждение при тепловом (

а) и 

ветровом (

б) напорах и их суммарном воздействии (в

V

н 

V

м 

аt

в

 > 

t

н

V

н 

= 0 

бt

в

 = 

t

н

V

н  

> 0 

вt

в

 > 

t

н

V

н

 > 0 

нейтральная 

зона 

нейтральная 

зона 

 

γ

int

 

 

2

v

v

03

,

0

ext

P

γ

=

, Па,                                    (5.3) 

 
где v – максимальная из скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16 % 
и 

более, 

принимается 

по  

СНиП 23-01–99 [21]. Для зданий высотой более 60 м скорость ветра принимается с учетом коэффициен-
та изменения скорости ветра по высоте здания (см. СП 23-101–2004 [22]). 

По принципу протекания и воздействия на теплотехнические качества стен различаются несколько 

видов  фильтрации  воздуха,  например,  сквозная  и  внутренняя  фильтрации.  Наиболее  распространена 
сквозная или поперечная фильтрация (инфильтрация и эксфильтрация), когда воздух проходит через всю 
конструкцию. При внутренней фильтрации движение воздуха происходит, как правило, внутри конструк-
ции. 

Следствием сквозной фильтрации является изменение распределения температур в толще стены и 

на ее поверхностях. На рис. 5.2 приведена схема распределения температур в стене при инфильтрации, 
эксфильтрации и отсутствии фильтрации воздуха через стену. Видно, что инфильтрация понижает тем-
пературы внутри стены и на ее поверхностях, а эксфильтрация, наоборот, повышает. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Температура в любом сечении стены при наличии инфильтрации воздуха согласно [23] может быть 

найдена по формуле 
 

1

1

)

(

0

0

0

int

+

=

τ

GR

c

GR

c

ext

ext

x

e

e

t

t

t

x

,                                 (5.4) 

 
где 

t

int

t

еxt

 

– 

температуры 

внутреннего 

и 

наружного 

воздуха, 

°С;  

с

= 1 кДж/(кг ·

°С) – удельная теплоемкость воздуха; R

x

 – термическое сопротивление стены на участке 

от  наружной  поверхности  до  рассматриваемого  сечения,  м

·

°С/Вт;  R

0

  –  сопротивление  теплопередаче 

стены  при  отсутствии  в  ней  фильтрации  воздуха,  м

·

°С/Вт;  G  –  воздухопроницаемость  конструкции, 

равная количеству воздуха, проходящего через 1 м

2

 стены за 1 час, кг/(м

· ч).  

Сопротивление теплопередаче стены при наличии инфильтрации уменьшается и может быть опре-

делено по формуле 
 

0

0

0

0

inf

0

1

cGR

GR

c

Ge

c

e

R

=

.                                         (5.5) 

 

При эксфильтрации воздуха через стену температура в любом сечении стены определяется по фор-

муле 
 

1

1

)

(

0

0

0

int

+

=

τ

GR

c

GR

c

ext

ext

x

e

e

t

t

t

x

.                            (5.6) 

 

Сопротивление теплопередаче стены при наличии эксфильтрации может быть найдено как 

G

c

e

R

GR

c

eks

0

0

1

0

0

=

.                                    (5.7) 

ÐÈÑ. 5.2   ÑÕÅÌÀ 

ÐÀÑÏÐÅÄÅËÅÍÈß 

ÒÅÌÏÅÐÀÒÓР ÎÃÐÀ-

t

в 

t

н 

1

 

3

 

2

 

 

t

int

 

 

t

int

 

 

R

inf 

 

5.2   Нормирование и расчет сопротивления воздухопроницанию  

кирпичных стен 

Воздухопроницаемость  ограждений  оценивается  сопротивлением  воздухопроницанию  R

inf

м

2

·ч·Па/кг, при разности давлений ∆P = 10 Па. 

Для однослойной конструкции или одного слоя многослойной конструкции величина R

inf

 определя-

ется как  
 

м

inf

i

R

δ

=

,                                             (5.8) 

 
где δ – толщина конструкции или ее слоя, м; i

м

 – коэффициент воздухопроницаемости материала ограж-

дающей конструкции или ее слоя, кг/(м·ч·Па). 

Формула (5.8) справедлива для конструкций из однородных материалов. Для конструкций, состоя-
щих из разнородных материалов, к которым относятся и кирпичные стены с кладкой из кирпичей и 
раствора, имеющей внутри горизонтальные и вертикальные полосы, каверны, трещины и т.д., вели-
чина сопротивления воздухопроницанию определяется как 

k

i

R

1

inf

=

,                                             (5.9) 

 
где  i

k

  –  коэффициент  воздухопроницаемости  однослойного  ограждения  или  его  отдельного  слоя, 

кг/(м

2

·ч·Па). 

Сопротивление воздухопроницанию многослойных стен  

 

=

=

n

j

j

R

R

1

inf

inf

,                                         (5.10) 

 

где R

inf j

 – сопротивление воздухопроницанию j-го слоя конструкции. 

Сопротивление воздухопроницанию материалов и конструкций кирпичных стен по данным [20] при-
ведено в приложении в табл. П6. 

Сопротивление 

воздухопроницанию 

стен 

des

R

inf

 

согласно 

СНиП  

23-02–2003  [19]  должно  быть  не  менее  нормируемого  сопротивления  воздухопроницанию 

red

R

inf

м

2

·ч·Па/кг, т.е. 

 

 

red

des

R

R

inf

inf

.                                           (5.11) 

 

Величина 

des

R

int

 может быть найдена по формулам (5.9) и (5.10) или принята по табл. П6. Для экс-

плуатируемых стен величина 

red

R

inf

 может быть определена экспериментально. 

Величина нормируемого сопротивления 

red

R

inf

, м

2

·ч·Па/кг, определяется согласно СНиП 23-02–2003 

[19] по формуле 

 

n

red

G

P

R

=

int

,                                         (5.12) 

 

где  ∆

Р  –  разность  давлений  воздуха  на  наружной  и  внутренней  поверхностях  стены,  определяемая  с 

учетом теплового и ветрового напора [см. формулы (5.1) – (5.3)] по формуле 

 

2

int

03

,

0

)

(

55

,

0

ν

γ

+

γ

γ

=

ext

ext

H

P

;                    (5.13) 

 

G

n 

–  нормируемая  воздухопроницаемость  ограждения,  принимаемая  согласно  СНиП  23-02–2003  [19] 

для наружной стены гражданских зданий равной 0,5 кг/(м

· ч). 

 R

inf

inf 

 R

inf 

 R

inf

inf 

 inf 

 inf 

 inf 

 inf 

 int 

Пример 5.1. Проверить воздухопроницаемость кирпичной стены дома, эксплуатируемого в услови-

ях  г.  Тамбова.  При  обследовании  установлено,  что  дом  имеет  16  этажей.  Высота  этажа  3,3  м.  Стена 
сложена  из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе с ρ

0  

= 1800 кг/м

3

. Тол-

щина стены 0,64 м (2,5 кирпича). Стена оштукатурена с внутренней стороны известково-песчаным рас-
твором толщиной 0,02 м с ρ

0   

= 1600 кг/м

3

. С наружной стороны стена выполнена неоштукатуренной с 

расшивкой швов. Температура внутреннего воздуха в зимний период 

t

int

 = 20 

°С. Относительная влаж-

ность  внутреннего  воздуха  φ

int

  =  55  %.  Определить  снижение  сопротивления  теплопередаче  стены  и 

температуру внутренней поверхности стены при наличии в ней инфильтрации воздуха. 

Решение. Устанавливаем данные, необходимые для расчета. Так как t

int

 = 20 

°С, φ

int

 = 55 %, по табл. 

2.2 имеем, что влажностный режим помещений нормальный. По прил. в СНиП 23-02–2003 [19] район 
строительства здания относится к сухой зоне. Следовательно, условия эксплуатации стены А (см.табл. 
2.3).  Тогда  по  табл.  П2  принимаем  для  материалов  стены  коэффициенты  теплопроводности  равными: 
для кладки из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе с ρ

= 1800 кг/м

3

 – λ

кл 

= 0,70 Вт/(м·

°С); для известково-песчаной штукатурки с ρ

= 1600 кг/м

3

 – λ

шт 

= 0,70 Вт/(м·

°С). Темпера-

тура наружного воздуха за наиболее холодную пятидневку согласно СНИП 23-01–99* [21] составляет 
t

ext 

= –28 

°С, а расчетная скорость ветра в январе равна v = 5 м/с. 

Определяем требуемое сопротивление воздухопроницанию стены. 

Для этого вначале по формуле (5.2) вычисляем значения 

γ

int

 и 

γ

ext

 

82

,

11

)

20

273

(

3463

int

=

+

=

γ

 Н/м

3

;  

 

13

,

14

))

28

(

273

(

3463

=

+

=

γ

ext

 Н/м

3

 

Высота здания составляет 

H = 3,3

⋅16 = 52,8 м. Тогда по формуле (5.13) имеем  

 

70

,

76

60

,

10

10

,

67

5

13

,

14

03

,

0

)

82

,

11

13

,

14

(

8

,

52

55

,

0

2

=

+

=

+

=

P

Па. 

 

Требуемое сопротивление по формуле (5.12) с учетом того, что для наружных стен нормативная 

воздухопроницаемость 

равна  

G

n

 = 0,5 кг/(м

2

⋅ч), составляет 

 

71

,

153

50

,

0

70

,

76

inf

=

=

red

R

 м

2

⋅ч⋅Па/кг. 

 

По формуле (5.10) на основании данных табл. П6 находим фактическое сопротивление воздухопро-

ницанию стены 

160

142

18

шт

inf

кл

inf

inf

=

+

=

+

=

R

R

R

des

 м

2

⋅ч⋅Па/кг. 

 

Так  как 

0

,

160

inf

=

des

R

  м

2

⋅ч⋅Па/кг  > 

4

,

153

inf

=

red

R

  м

2

⋅ч⋅Па/кг,  эксплуатируемая  кирпичная  стена  отвечает 

требованиям по защите от воздухопроницания. 

Определяем снижение сопротивления теплопередаче стены при инфильтрации через нее воздуха. 
Для этого по формуле (3.20) производим расчет сопротивления теплопередаче стены при отсутст-

вии фильтрации 

 

10

,

1

23

1

7

,

0

64

,

0

7

,

0

02

,

0

7

,

8

1

1

λ

δ

λ

δ

1

кл

кл

шт

шт

0

=

+

+

+

=

α

+

+

+

α

=

e

i

R

 м

⋅°С/Вт 

 

и определяем количество воздуха, проходящего через конструкцию? 

 

42

,

0

160

10

,

67

inf

=

=

=

des

R

P

G

кг/(м

2

⋅ч). 

 

Подставляя  полученные  значения 

R

0

  и 

G  в  формулу  (5.5),  находим  сопротивление  теплопередаче 

стены при наличии инфильтрации воздуха через нее 

 int 

 inf 

 inf 

inf 

inf 

inf 

inf 

inf 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  21  22  23  24   ..