Варианты компоновок наружных стен на основе автоклавных
газобетонных блоков, рекомендуемых для применения
в климатических условиях Республики Башкортостан
N | Компоновка стены | Плотность | Толщина | Общая | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||||
Компоновки с защитно-декоративной системой в виде многослойной штукатурки | ||||||||
1 |
| 400 | 400 | 417 | ||||
2 |
| 500 | 400 | 417 | ||||
3 |
| 400 | 450 | 467 | ||||
4 |
| 500 | 450 | 467 | ||||
5 |
Тонкопленочное 250 гидрофобное покрытие
| 600 | 500 | 517 | ||||
Компоновки с защитной системой в виде жесткой облицовки из штучных стеновых материалов | ||||||||
6 |
65 250 10 10 | 400 | 400 | 570 | ||||
7 |
| 500 | 400 | 570 | ||||
8 |
| 600 | 400 | 570 | ||||
9 |
| 400 | 450 | 620 | ||||
10 |
| 500 | 450 | 620 | ||||
11 |
| 600 | 450 | 620 | ||||
12 |
штукатурка 10 250 | 400 | 400 | 540 | ||||
13 |
| 500 | 400 | 540 | ||||
1. Пример расчета варианта наружной стены N 1
(см. таблицу 1) с наружной защитно-декоративной штукатурной
системой на основе материалов системы Baumit
1.1. Исходные данные
Расчетная температура внутреннего воздуха для жилых помещений
принимается t = 21 °C (согласно ГОСТ 30494-96), относительная влажность
int
внутреннего воздуха фи = 55% (согласно примечанию к пункту 5.9 СНиП 23-
int
02-2003).
Расчетная температура наружного воздуха в холодный период года t , °C
ext
принимается равной температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью
0,92. Согласно таблице 3.1 ТСН 23-318-2000РБ "Тепловая защита зданий" для
г. Уфы t = -35,0 °C.
ext
Относительная влажность наружного воздуха фи , %, принимается равной
ext
средней относительной влажности наиболее холодного месяца по таблице 1*
СНиП 23-01-99. Для г. Уфы фи = 81%.
ext
Влажностный режим жилых помещений - нормальный (согласно таблице 2 СП
23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий"); зона влажности для
г. Уфы - сухая (по приложению А СП 23-101-2004). Условия эксплуатации
ограждающих конструкций определяются по условиям А (согласно таблице 3 СП
23-101-2004). Расчетные теплотехнические показатели материалов приняты по
условиям эксплуатации А по приложению Б СП "Проектирование тепловой защиты
зданий".
Наружная стена жилого дома состоит из следующих слоев, считая от
внутренней поверхности:
1 - внутренняя штукатурка - гипсовая Baumit GlattPutz плотностью
3
гамма = 1150 кг/м , толщиной 10 мм. Расчетный коэффициент теплопроводности
лямбда = 0,6 Вт/(м·°C), паропроницаемости мю = 0,11 мг/(м·ч·Па);
А
2 - несущий слой из автоклавных газобетонных блоков плотностью гамма =
3
400 кг/м , толщиной 400 мм. Расчетный коэффициент теплопроводности кладки
на клею лямбда = 0,12 Вт/(м·°C), паропроницаемости мю = 0,23 мг/(м·ч·Па);
A
коэффициент теплотехнической однородности кладки из автоклавных
газобетонных блоков примем r = 0,90. Данный коэффициент учитывает возможное
отклонение толщины швов от рекомендуемых 2 - 3 мм, наличие в конструктиве
стены теплотехнических неоднородностей и др.;
3 - базовый штукатурный слой в виде клеевого состава Baumit ArtoPlast
по синтетической сетке, включая грунтовку из того же материала, общей
3
толщиной 5 мм, плотностью гамма = 1300 кг/м . Расчетный коэффициент
теплопроводности лямбда = 0,8 Вт/(м·°C), паропроницаемости мю = 0,06 мг/
A
(м·ч·Па);
4 - финишная минеральная декоративная штукатурка Baumit EdelPutzSpezial
3
Natur толщиной мм, плотностью гамма = 1500 кг/м . Расчетный коэффициент
теплопроводности лямбда = 0,8 Вт/(м·°C), паропроницаемости мю = 0,085 мг/
A
(м·ч·Па).
Внутренняя
штукатурка
250
Кладка из автоклавных
газобетонных блоков
Наружная
250
штукатурка
250
10 400 7
417
Рисунок 2. Структура наружной стены из автоклавных
газобетонных блоков толщиной 400 мм, марки по плотности
D400 с наружной тонкослойной защитно-декоративной системой
1.2. Расчет требуемого термического сопротивления согласно
СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий"
В соответствии с разделом 5 СНиП 23-02-2003 наружные ограждающие
конструкции зданий должны:
иметь сопротивления теплопередаче для однородных конструкций наружного
ограждения - R , для неоднородных конструкций - приведенные сопротивления
o
теплопередаче R , удовлетворяющие условию R (или R ) => R , где R -
or o or req req
нормируемое сопротивление теплопередаче;
обеспечивать расчетный температурный перепад дельта t между
0
температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности
ограждающей конструкции, определяемый по формуле (4) СНиП 23-02-2003; при
этом расчетный температурный перепад не должен превышать нормируемых
величин дельта t , установленных в таблице 5 СНиП 23-02-2003;
n
обеспечивать на всех участках внутренней поверхности наружных
ограждений минимальную температуру, равную температуре точки росы t , при
d
расчетных условиях внутри помещения с температурами тау ; при этом должно
int
соблюдаться условие тау => t .
int d
Определим фактическое количество градусо-суток отопительного периода (далее - ГСОП) для г. Уфы по формуле (2) СНиП 23-02-2003.
Значение ГСОП (D ) для жилого здания:
d
D = (t - t )z = (21 - (-5,9)) x 213 = 5730 °C·сут.,
d int ht ht
где согласно таблице 3.1 ТСН 23-318-2000 РБ "Тепловая защита зданий" для
г. Уфы средняя температура наружного воздуха за отопительный период t =
ht
-5,9 °C, а продолжительность отопительного периода согласно таблице 3.3 ТСН
23-318-2000 РБ z = 213 сут.
ht
Согласно полученному значению ГСОП (5730 °C·сут.) по таблице 4 СНиП 23-
02-2003 и примечаниям к ней требуемое термическое сопротивление наружной
стены жилого здания для климатических условий г. Уфы составит:
2
R = aD + b = 0,00035 x 5730 + 1,4 = 3,41 м ·°C/Вт.
req d
Согласно пункту 5.31 СНиП 23-02-2003 при нормировании показателей
теплозащиты по показателю "в" требований (пункт 5.1 СНиП 23-02-2003) данное
значение может быть уменьшено на 37%, т.е. минимально допустимое значение
для климатических условий г. Уфы не может быть ниже значения:
min 2
R = 0,63 x 3,41 = 2,148 м ·°C/Вт.
req
1.3. Определение фактического сопротивления теплопередаче,
расчетного температурного перепада, минимальной температуры
на внутренней поверхности рассматриваемого варианта
наружной стены согласно СП 23-101-2004 "Проектирование
тепловой защиты зданий"
Согласно пункту 9.1.2 СП 23-101-2004 сопротивление теплопередаче R ,
o
2
м ·°C/Вт однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с
однородными слоями или ограждающей конструкции в удалении от
теплотехнических неоднородностей не менее чем на две толщины ограждающей
конструкции следует определять по формуле:
R = R + R + R ,
o si k se
2
где R = 1/альфа , альфа = 8,7 Вт/(м ·°C) - коэффициент теплоотдачи
si int int
2
внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м ·°C), принимаемый по
таблице 7 СНиП 23-02-2003;
2
R = 1/альфа , альфа = 23 Вт/(м ·°C) - коэффициент теплоотдачи
se ext ext
наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода,
2
Вт/(м ·°C), принимаемый по таблице 8 СП 23-101-2004;
R = R + R x r + R + R - сумма термических сопротивлений отдельных
k 1 2 3 4
слоев ограждающей конструкции;
r = 0,9 - коэффициент теплотехнической однородности, учитывающий
неоднородность кладки из автоклавных газобетонных блоков за счет швов,
толщина которых может на практике быть более рекомендуемых 2 - 3 мм, и
другие вышеназванные факторы.
Последовательность расчета:
1) определяем термические сопротивления материала каждого слоя стеновой
конструкции:
термическое сопротивление внутреннего штукатурного слоя R :
1
сигма 0,01 2
р-ра м ·°C
R = ---------- = ---- = 0,017 -----;
1 Вт
лямбда 0,6
р-ра
термическое сопротивление кладки из газобетонных блоков R :
2
сигма 0,4 2
кл м ·°C
R = -------- = ---- 0,9 = 3,0 -----;
2 Вт
лямбда 0,12
кл
термическое сопротивление базового штукатурного слоя наружной
штукатурки R :
3
сигма 0,005 2
р-ра м ·°C
R = ---------- = ----- = 0,0063 -----;
3 Вт
лямбда 0,8
р-ра
термическое сопротивление базового штукатурного слоя наружной
штукатурки R :
4
сигма 0,002 2
р-ра м ·°C
R = ---------- = ----- = 0,0025 -----;
4 Вт
лямбда 0,8
р-ра
2) находим сумму термических сопротивлений отдельных слоев ограждающей
конструкции:
2
R = 0,017 + 3,0 + 0,0063 + 0,0025 = 3,03 м ·°C/Вт;
k
3) определяем сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции:
2
R = R + R + R = 1 / 8,7 + 3,03 + 1 / 23 = 3,18 м ·°C/Вт,
o si k se
наружная ограждающая конструкция здания удовлетворяет условию:
2 min 2
R = 3,18 м ·°C/Вт > R = 2,148 м ·°C/Вт;
0 req
4) расчетный температурный перепад дельта t , °C между температурой
0
внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей
конструкции не должен превышать нормируемых величин дельта t , °C,
n
установленных в таблице 5 СНиП 23-02-2003, и определяется по формуле:
n(t - t ) 21 + 35
int ext
дельта t = -------------- = ---------- = 2,0 °C,
0
R альфа 3,18 x 8,7
0 int
где n = 1 - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной
поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху,
определяется по таблице 6 СНиП 23-02-2003;
t = то же, что и в пункте 1.2;
int
t = -35,0 °C - расчетная температура наружного воздуха в холодный
ext
период года для всех зданий, кроме производственных, предназначенных для
сезонной эксплуатации, принимаемая равной средней температуре наиболее
холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99;
R и альфа - см. выше.
0 int
Сравним полученное значение температурного перепада с нормируемой
величиной по таблице 5 СНиП 23-02-2003:
дельта t = 2,0 °C < дельта t = °C.
0 n
Рассматриваемый вариант наружной стены здания удовлетворяет условию,
при котором температурный перепад дельта t между температурой внутреннего
0
воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не
должен превышать нормируемых величин дельта t ;
n
5) определим температуру на внутренней поверхности стены тау , °C:
int
тау = t - [n(t - t )] / (R альфа ) = 21 - [1 x (21 +
int int int ext o int
+ 35)] / (3,18 x 8,7) = 19,0 °C,
где n, t , t - то же, что и в формуле (4) СНиП 23-02-2003;
jnt ext
альфа , R - то же, что и в формуле (4) СНиП 23-02-2003.
int o
Сравним полученное значение температуры внутренней поверхности тау с
int
температурой точки росы t , определяемой по таблице 3.2 ТСН 23-318-2000 РБ
d
"Тепловая защита зданий":
тау = 19,0 °C > t = 11,62 °C.
int d
Данная наружная ограждающая конструкции здания удовлетворяет требованиям СП 23-101-2004 по тепловой защите.
Вывод: приведенное сопротивление теплопередаче данного конструктивного решения наружной стены превышает минимально допустимое значение для климатических условий г. Уфы, также обеспечиваются условия допустимого температурного перепада между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающей конструкции, выполняется условие - температура на внутренней поверхности стены выше температуры точки росы. Таким образом, рассматриваемую конструкцию наружной стены можно использовать при проектировании тепловой защиты жилых зданий по показателям "б" и "в" СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий", то есть по "потребительскому" подходу при условии обеспечения требований норм по критерию удельного расхода тепловой энергии на единицу общей площади.
1.4. Расчет наружной стены по защите от переувлажнения
При использовании в наружных стенах ячеистых бетонов рекомендуемых плотностей необходимо выполнять расчеты по защите конструкций от переувлажнения, опасного с точки зрения ухудшения теплотехнических параметров материалов и долговечности стены.
Согласно пункту 9.1 СНиП 23-02-2003 сопротивление паропроницанию R ,
ню p
2
м ·ч·Па/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности
до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее наибольшего
из следующих нормируемых сопротивлений паропроницанию (формулы (16) и (17)
пункта 9.1 СНиП 23-02-2003):
req 2
а) нормируемого сопротивления паропроницанию R , м ·ч·Па/мг (из
ню p1
условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за
годовой период эксплуатации), определяемого по формуле (16) СНиП 23-02-
2003:
e
(e - E)R
req int ню p
R = ---------------;
ню p1
E - e
ext
req 2
б) нормируемого сопротивления паропроницанию R , м ·ч·Па/мг (из
ню p2
условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с
отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха),
определяемого по формуле (17) СНиП 23-02-2003:
0,0024z (e - E )
req 0 int 0
R = --------------------------,
ню p2
p сигма дельта w + эта
w w a ню
где e - парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па,
int
при расчетной температуре и относительной влажности воздуха, определяемое
по формуле (Э.3) СП 23-101-2004:
e = (фи / 100)E ,
int int int
E - парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при
int
температуре t принимается по приложению С (таблица С.2) СП 23-101-2004:
int
при t = 21 °C E = 2488 Па. Тогда при фи = 55% e = (55 / 100) x
int int int int
x 2488 = 1368 Па;
E - парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной
конденсации за годовой период эксплуатации, определяемое по формуле (Э.4)
СП 23-101-2004:
E = (E z + E z + E z ) / 12,
1 1 2 2 3 3
E , E , E - парциальные давления водяного пара, Па, принимаемые по
1 2 3
температуре тау в плоскости возможной конденсации, определяемой при
i
средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-
осеннего и летнего периодов;
z , z , z - продолжительность месяцев соответственно зимнего, весенне-
1 2 3
осеннего и летнего периодов.
Продолжительность периодов и их средняя температура определяются по
таблице 3* СНиП 23-01-99, а значения температур в плоскости возможной
конденсации тау , соответствующие этим периодам, по формуле (74) СП 23-101-
i
2004 (формула (Э.5) приложения Э):
тау = t - (t - t )(R + SUM R) / R ,
i int int i si 0
где t - то же, что и в пункте 1.2;
int
t - расчетная температура наружного воздуха i-го периода, °C,
i
принимаемая равной средней температуре соответствующего периода;
R - то же, что и в пункте 1.3;
si
SUM R - термическое сопротивление слоя ограждения в пределах от
внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации;
R - сопротивление теплопередаче ограждения, определенное ранее, и
o 2
равное 3,18 (м ·°C)/Вт.
Определим термическое сопротивление слоя ограждения в пределах от
внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации:
2
SUM R = 0,017 + 0,267 x 0,9 / 0,12 = 2,02 (м ·°C)/Вт.
Установим для периодов их продолжительность z , сут., среднюю
i
температуру t , °C, согласно СНиП 23-01-99 и рассчитаем соответствующую
i
температуру в плоскости возможной конденсации тау , °C, по формуле (Э.5)
i
для климатических условий г. Уфы:
зима (ноябрь, декабрь, январь, февраль, март):
z = 5 мес.; t = [(-5,1) + (-11,2) + (-14,9) + (-13,7) + (-6,7)] / 5 =
1 1
= -10,3 °C;
тау = 21 - (21 + 10,3)(0,115 + 2,02) / 3,18 = 0,03 °C;
1
весна - осень (апрель, октябрь):
z = 2 мес.; t = [4,4 + 2,8] / 4 = 3,6 °C;
2 2
тау = 21 - (21 - 3,6)(0,115 + 2,02) / 3,18 = 9,35 °C;
2
лето (май - сентябрь):
z = 5 мес.; t = (13,3 + 17,3 + 18,9 + 16,8 + 11,1) / 5 = 15,48 °C;
3 3
тау = 21 - (21 - 15,48)(0,115 + 2,02) / 3,18 = 17,3 °C.
3
По температурам (тау , тау , тау ) для соответствующих периодов
1 2 3
определяем по приложению С парциальные давления (E , E , E ) водяного пара:
1 2 3
E = 611 Па, E = 1180 Па, E = 1974 Па и по формуле (Э.4) определим
1 2 3
парциальное давление водяного пара E, Па, в плоскости возможной конденсации
за годовой период эксплуатации ограждающей конструкции для соответствующих
продолжительностей периодов z , z , z :
1 2 3
E = (611 x 5 + 1180 x 2 + 1974 x 5) / 12 = 1274 Па.
e 2
Сопротивление паропроницанию R , м ·ч·Па/мг, части ограждающей
ню p
конструкции, расположенной между наружной поверхностью и плоскостью
возможной конденсации, определяется по формуле (79) СП 23-101-2004:
e e
R = SUM R = 0,002 / 0,085 + 0,005 / 0,06 + 0,13 / 0,23 =
ню p ню p, i
2
= 0,69 м ·ч·Па/мг.
Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха e , Па,
ext
за годовой период определяют по СНиП 23-01-99 (таблица 5а*), которое в
данном случае составит e = 717 Па.
ext
По формуле (16) СНиП 23-02-2003 определяем нормируемое сопротивление
паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги за годовой период
эксплуатации согласно СНиП 23-02-2003 (пункт 9.1а):
e
(e - E)R
req int ню p
R = --------------- = (1368 - 1274) x 0,69 / (1274 - 717) =
ню p1
E - e
ext
2
= 0,117 м ·ч·Па/мг.
req
Для расчета нормируемого сопротивления паропроницанию R из
ню p2
условия ограничения влаги за период с отрицательными средними месячными
температурами наружного воздуха берут определенную ранее продолжительность
этого периода z , сут., среднюю температуру этого периода t , °C: z = 151
0 0 0
сут., t = -10,3 °C.
0
Температуру тау , °C, в плоскости возможной конденсации для этого
0
периода определяют по формуле (80) СП 23-101-2004:
тау = 21 - (21 + 10,3)(0,115 + 2,02) / 3,18 = 0,03 °C.
0
Парциальное давление водяного пара E , Па, в плоскости возможной
0
конденсации определяют по приложению С СП 23-101-2004 при тау = 0,03 °C
0
равным E = 611 Па.
0
Поскольку СНиП и СП не регламентируют методику определения толщины
увлажняемого слоя в рассматриваемом варианте стены, то из-за малой толщины
штукатурных слоев примем конструкцию как однородную, в которой плоскость
возможной конденсации (ПВК) располагается на расстоянии 2/3 от внутренней
поверхности. Тогда толщина увлажняемого слоя (пункт 9 СНиП 23-02-2003)
будет определяться как часть конструкции от внутренней поверхности до ПВК:
сигма = (2/3) x 0,417 = 0,278 м.
w
Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в
автоклавном газобетоне (дельта w = 6%) нормирует СНиП 23-02-2003
a ню
(таблица 12).
Средняя упругость водяного пара наружного воздуха периода месяцев с
отрицательными средними месячными температурами согласно таблице 5а СНиП
ext
23-01-99 равна: e = (200 + 200 + 320 + 390 + 260) / 5 = 274 Па.
0
Коэффициент эта определяется по формуле (20) СНиП 23-02-2003:
ext e
эта = 0,0024(E - e )z / R = 0,0024 (611 - 274) x 151 / 0,69 =
0 0 0 ню p
= 177,88.
req
Определим R по формуле (17) СНиП 23-02-2003:
ню p2
0,0024z (e - E )
req 0 int 0
R = -------------------------- = 0,0024 x 151 x (1368 - 611) /
ню p2
p сигма дельта w + эта
w w a ню
2
/ (400 x 0,278 x 6 + 177,88) = 0,32 м ·ч·Па/мг.
Определяем сопротивление паропроницанию стены R (в пределах от
ню p
внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) по формуле (79)
СП 23-101-2004 (здесь и далее сопротивлением влагообмену у внутренней и
наружной поверхностях пренебрегаем):
2
R = 0,01 / 0,11 + 0,278 / 0,23 = 1,30 м ·ч·Па/мг.
ню p
Сравниваем полученные значения:
2 req 2 req
R = 1,30 м ·ч·Па/мг > R = 0,32 м ·ч·Па/мг > R =
ню p ню p2 ню p1
2
= 0,117 м ·ч·Па/мг.
Следовательно, ограждающая конструкция удовлетворяет требованиям пункта 9 СНиП 23-02-2003 в отношении сопротивления паропроницанию.
Результаты расчета обобщены в таблице 2.
1.5. Расчет распределения парциального давления водяного
пара по толщине стены и определение возможности
образования конденсата
Для проверки конструкции на наличие зоны конденсации внутри стены
определяем сопротивление паропроницанию всей стены R по формуле (79) СП
ню p
23-101-2004 (здесь и далее сопротивлением влагообмену у внутренней и
наружной поверхностях пренебрегаем):
R = 0,01 / 0,11 + 0,4 / 0,23 + 0,005 / 0,06 + 0,002 / 0,085 =
ню p
2
= 1,94 м ·ч·Па/мг.
Определяем парциальное давление водяного пара внутри и снаружи стены по
формуле (Э.3) и по приложению С СП 23-101-2004:
тау = 21 °C; фи = 55%;
int int
e = (55 / 100) 2488 = 1368 Па;
int
t = -14,9 °C; фи = 81% (для наиболее холодного месяца - января);
ext int
e = (81 / 100) x 167 = 135,3 Па.
ext
Определяем температуры тау на границах слоев стены по формуле (Э.5),
i
нумеруя слои от внутренней поверхности к наружной, и по этим температурам -
максимальное парциальное давление водяного пара E по приложению С СП 23-
i
101-2004:
тау = 21 - (21 + 14,9) (0,115) / 3,18 = 19,7 °C; Е = 2294 Па;
1 1
тау = 21 - (21 + 14,9) (0,115 + 0,017) / 3,18 = 19,5 °C;
2
E = 2266 Па; тау = 21 - (21 + 14,9) (0,115 + 0,017 + 3,0) / 3,18 =
2 3
= -14,35 °C;
E = 177 Па;
3
тау = 21 - (21 + 14,9) (0,115 + 0,017 + 3,0 + 0,0063) / 3,18 =
4
= -14,43 °C;
E = 175 Па;
4
тау = 21 - (21 + 14,9) (0,115 + 0,017 + 3,0 + 0,0063 + 0,0025) /
5
/ 3,18 = -14,45 °C;
E = 175 Па.
5