/
Автор: Блази В.
Теги: физика строительство строительные материалы теплофизика акустика
ISBN: 5-94836-024-5
Год: 2005
Текст
В. Блази
Справочник проектировщика.
Строительная физика
Москва:
Техносфера,2005.-536с. ISBN 5-94836-024-5
Справочник содержит материал по технологическим, теплофизическим и акус-
акустическим характеристикам современных строительных материалов. На много-
многочисленных примерах расчетов показано поведение различных ограждающих
конструкций при воздействии на них температуры, влажности и шума. Рас-
Рассматриваются вопросы пожарозащиты зданий и зашиты от огня несущих и
ограждающих конструкций.
В книге описывается влияние химических процессов на работу, долговечность
и эксплутационные качества несущих и ограждающих конструкций зданий.
Дополнение для второго издания на русском языке посвящено расчетно-
нормативным основам проектирования естественного освещения зданий.
Справочное руководство предназначено инженерам-проектировщикам, уча-
учащимся высших учебных заведений и колледжей, а также для обучения в системе
переподготовки и повышения квалификации.
BIBLIOTHEK DES TECHMKERS
Bauphysik
© 2001 by Verlag Europa Lehrmittel,
Nourney, Vollmer GmbH & Co.,
42781 Haan-Gruiten
© 2005, ЗАО «РИЦ «Техносфера»
перевод на русский язык, дополнение,
оригинал-макет, оформление.
ISBN 5-94836-024-5
ISBN 3-8085 4263-2 (нем.)
isover
МИРОВОЙ СТАНДАРТ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ
SAINT GOIAIN
{^Будущее
те пл оизоляции
ISOVER RUSSIA
Технология
ТЕЬлпаг вперед
«Сан-Гобэн Итопер» ежегално
инвестирует ьиаучиые
тежмлогий 300 миллионов гире
поэтому прилагает аю
качествгмпо новых помятелей
теплопжовошкти QuuiMa)
главного показателя
эффективности тсплоиэоля-
TEL изобретенная нами • i957
гщгфоиэвела настоящую
революцию в производстве
изоляции 119S1 гшу «Изовер»
TELSTAR, сташим мирфвым
сттЛвртшм. Используя
в 2004 гшу мы сделали еше
шин шаг вперед и выпустили
теплопроводности 12005 гшу
производство нового юлою*
с успехом стартовало в России
Точность на)
подтвердили «меры и
испытания проведенные
в научных ибораториях
НИиОЛ0«Тсплопроект»
К Новая систем»
Улучшенные показатели теплопро-
теплопроводности материалов сформировали
новуи> систему наименований Мягкие
маты в рулонах марки КТ 40 пришли
на смену КТ-11 мягкие плиты KL 35
заменили марку KL (ф ¦ О (НО
и U - 0 035 Вт/(мО соответственно)
Новая система наименомний,
разработанная на основе принятых
в Европе нормативов (стандлрт
C&Merhng, EN JJ2«2) существенно
облегчал акиналнетам выбор
требуемого по проекту изоляционного
продукта К также деможст обычному
покупателю выбрать пооддяшип для
него материал но показателю тепло
ирополности, а не на глаз
Новая величина тепАа
Благодаря последним научным достижениям, компания «Сан-Гобэн Изовер» -
мировой лидер в области производства теплоизоляции, разработала качественно
новое поколение изоляционных материалов из стекловолокна
Сан-Гобэн Изовер wwreisoverru
123022 М.ск.а. 2-я Звенигородски ул 1) корп 15 Гел @95O75-15-Ш(многокан1 Факс 775-15-11
С»лкт-П»твр*ург Тел A12K27-56-60 Факс 251 71-65
Р»ст«ж иа-Двиу Тел ($63J50-00-55 250-00 2ft • Нмжжий Н*вг*р»д Тел A312) 19-19 04,43-00-34
Екатеринбург Тел./факс C43) 359-61-59 • Ню*си«ирск Тел CS32) 2в 86-75. 34-01-15
Пр«яав«дств». Московская обл Ьгормгвск, ул Смычка 60
Содержание
Предисловие ко второму изданию на русском языке 11
1 .Теплозащита 14
1.1.Основы теплозащиты 14
1.1.1.Задачи теплозащиты 14
1.1.2. Источники тепла 15
1.1.3. Факторы, влияющие на теплозащиту 16
1.1.4. Теплопередача 17
Теплопроводность 18
Тепловые потоки и тепловая конвекция 18
Тепловая радиация 18
1.2.Физические основы 20
1.2.1. Основные физические величины теплозащиты 20
1.2.2. Ощущение комфорта в помещении 26
1.2.3. Теплопотери различных типов домов 31
1.3. Указания по теплозащите 32
1.3.1. Указания по теплозащите по DIN 4108 (Нормы ФРГ) 34
Определение общего коэффициента теплопередачи if и
соответствующего общего сопротивления теплопередаче R
вблизи балок рядом с вентилируемыми воздушными
прослойками 39
1.3.2. Среднее значение величины U. 39
1.3.3. Общий энергетический коэффициент
пропускания g 40
1.4. Указания норм по теплозащите 44
1.4.1. Метод по ограждающим конструкциям (поэлементный) 44
1.4.2. Метод энергетического баланса 46
1.4.2.1. Годовая потребность в тепловой энергии QH
при отдельном определении солнечных теплопоступлений 47
1.4.2.2. Потребность в тепловой энергии на возмещение
теплопотерь за счет теплопередачи через ограждающие
конструкции QT 48
1.4.2.3 Потребность в тепловой энергии на восполнение
теплопотерь, сопровождающих воздухообмен QL 50
1.4.2.4. Используемые внутренние тепловыделения Q} 51
1.4.3. Солнечные теплопоступления Qs 52
1.4.3.1.Отдельное определение солнечных теплопоступлений 52
1.4.3.2.Учет солнечных теплопоступлений в значении
коэффициента теплопередачи окон, к 52
1.5. Указания Норм по теплозащите (WSChVO) 53
1.5.1. Указания относительно солнечных теплопоступлений 53
Во иш
Ш
ш
\ к:
Дирекция по сбыту я маркетингу: филиал ЗАО "ИЗОРОК*
Москва Лемингпоаский пр-т. д. 37А, корп. 14
Тел.:@95J58-06-53\59 факс: @95) 258-06-61
E-mail: msk@isoroc.ru htip://wwvv.isoroc.ru
Строительная физика
1.5.2.Прочие указания Норм по теплозащите (WSChVO) 54
1.6. Летняя теплозащита 57
1.6.1. Общий энергетический коэффициент пропускания g 58
1.6.2. Вентиляция в зависимости от ориентации по странам света 60
1.7. Здания с низкими внутренними температурами 63
1.8. Строительные изменения существующих зданий 64
1.9. Характеристики материалов 66
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты 73
1.10.1. Рекомендации по утеплению узлов мансарды 134
Основные принципы утепления мансарды 134
Создание непрерывного контура утепления 137
Обеспечение гидро и пароизоляции вокруг контура
утепления, а также его вентиляции 141
1.11. Изменение размеров конструктивных элементов
вследствие влияния изменения температуры 142
1.11.1. Примеры расчета плоских крыш 144
1.11.2. Виды плоских крыш 150
1.11.2. Примеры расчета различных строительных элементов 156
2. Влажность — защита от влажности 161
2.1. Виды влаги 161
2.2. Агрегатные состояния 162
2.3. Виды воды 164
2.4. Кругооборот воды 165
2.5. Вода, ее значение 166
2.6. Капиллярность 166
2.7. Гидроизоляция и пароизоляция 171
2.7.1. Гидроизоляция 171
2.7.1.1. Гидроизоляция от безнапорной воды 173
2.7.1.2. Гидроизоляция против воды под напором 173
2.7.1.3. Швы - шовные ленты 175
2.7.2. Пароизоляция 177
2.8. Влажность воздуха 179
2.8.1. Относительная влажность воздуха 179
2.8.2. Абсолютная влажность воздуха 180
2.9. Образование конденсата - точка росы 180
2.10. Водонепроницаемость — паронепроницаемость —
торможение водяного пара — пароизоляция 185
2.10.1. Коэффициент сопротивления паропроницанию (ц) 185
2.11. Сравнение теплозащиты и защиты от влаги 187
2.12. Объяснение принципа теплового потока 189
2.13. Объяснение принципа пароизоляции 190
2.14. Давление водяного пара 191
2.15. Защита от влаги вследствие диффузии водяного пара 192
2.15.1. Условия влагозащиты 192
2.15.2. Как избежать выпадения влаги на поверхности
конструкции 193
(«ДШШЖ
ШШШсШШМШШШлвЖй Ш
согласие
www.klimats.ru
e-mail: conditioners@mtu-net.rii
@95) 363-35-03, 158-16-86
Волоколамское шоссе, д.1
2.15.3. Как избежать выпадения конденсата внутри
ограждающих конструкций 194
2.15.4. Граничные условия по DIN 4108 195
2.16. Диаграмма Глазера 196
2.16.1. Период водонакопления 196
2.16.2. Объяснение построения диаграммы Глазера 198
2.16.3. Период испарения (высыхания) 200
Диаграмма Глазера 202
2.17. Мероприятия по исключению выпадения конденсата
внутри конструкции 203
2.18. Возможные случаи выпадения конденсата по диаграмме Глазера... 204
2.18.1. Нет выпадения конденсата 204
2.18.2. Выпадение конденсата в одной плоскости 205
2.18.3. Выпадение конденсата в двух плоскостях 206
2.18.4. Выпадение конденсата в одной области 207
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций... 208
2.20. Мостики холода 288
Геометрически обусловленные мостики холода 290
3. Звук — защита от шума 291
3.1. Значение защиты от шума 291
3.2. Звук 292
3.2.1. Частота 294
3.2.2. Амплитуда 294
3.2.3. Терминология звука 295
Строительная физика
3.3. Основные понятия 296
3.4. Порог слышимости — болевой порог 304
3.5. Соотношение Фон - Децибел 305
Звукоизоляция 306
3.6. Шкала громкости 308
3.7. Виды шума 309
3.8. Акустика 310
3.8.1. Время реверберации Т 311
3.8.2. Граничная частота 314
3.9. Пути прохождения звука через конструкцию 316
3.9.1. Звукопоглощение 317
3.9.2. Звукопоглотители 319
3.9.3. Отражение звука 320
3.10. Звукоизоляция строительных конструкций 322
3.10.1. Изоляция от воздушного шума 322
3.10.2. Расчетный метод получения величины звукоизоляции
по вышеприведенному примеру 326
3.10.3. Графический метод определения звукоизоляции 326
3.10.4. Определение величины звукоизоляции
в октавных интервалах 327
3.10.5. Графический метод для определения величины
звукоизоляции 328
3.11. Определение оцененной величины звукоизоляции
перед возведением сооружения 330
3.11.1. Графические методы 330
3.11.2. Расчетное определение оцененной величины
звукоизоляции 333
3.11.2.1 Однослойные стены без отверстий, таких,
как двери и окна 333
3.11.2.2. Однослойные стены с отверстиями,
такими как двери, окна 336
3.11.2.3. Графический метод определения общей величины
звукоизоляции сочетания конструкций 336
3.11.2.4. Расчетный метод определения общей величины
звукоизоляции Яобщ 338
3.11.2.5. Краткая форма расчета звукоизоляции соединенных
конструкций 341
3.11.2.6. Поправочные значения оцененной величины
звукоизоляции для фланкирующих конструкций 342
3.12. Многослойные конструкции (с двумя плотными слоями) 346
Динамическая жесткость 347
3.12.1. Резонансная частота/j (частота собственных колебаний) 349
3.12.2. Резонансная частота/^ двухслойной конструкции
со свободно вложенным в прослойку мягко пружинящим
изоляционным слоем 350
3.12.3. Связь изоляционного слоя с обеими плитами
по всей плоскости 352
Содержание
3.12.4. Расчетное определение величины звукоизоляции
двухслойных конструкций 358
3.12.5. Конструкции стен с двумя гибкими слоями 361
3.13. Ударный шум в перекрытиях 362
3.13.1. Получение нормированного уровня ударного шума 362
3.13.2. Конструкции полов 367
3.13.3. Предварительное определение оцененного
нормативного уровня ударного шума L\ WR 368
3.14. Стяжка '...' 371
3.14.1. Виды стяжек 371
3.14.2. Мостики звука 375
3.15. Расчет перекрытий 376
3.15.1. Подвесные потолки под массивными перекрытиями 377
3.15.2. Перекрытия по деревянным балкам 378
3.15.3. Эквивалентные оцененные величины звукоизоляции
от ударного шума под перекрытием Vп Weq и величины
звукоизоляции от воздушного шума перекрытий
по деревянным балкам 380
3.16. Окна 385
3.17. Двери 389
Масса дверного полотна 389
Уплотнение двойного фальца 390
Нижнее примыкание 390
Пространство между дверной коробкой и стеной 391
Особо высокие требования 391
3.18. Лестницы 391
3.19. Водопровод 395
3.19.1. Водопровод питьевой воды 395
3.19.2. Трубопроводы канализации (водоотведение) 396
3.19.3. Санитарное оборудование 396
3.19.4. Устройства отопления и климатизации 397
3.20. Определение общего уровня шума 405
3.20.1. Многие одинаковые источники шума 405
3.20.2. Многие различные источники шума 406
3.21. Шумозащита в градостроительстве 407
3.21.1. Виды шума 407
3.21.2. Виды источников шума 408
3.21.3. Шумозащитные стены 411
Лесопосадки 416
3.22. Удаление от источника шума 418
4. Пожарная защита 423
4.1. Пожар - пожарная безопасность 423
4.2. Классы строительных материалов 424
4.2.1. Несгораемые строительные материалы 424
4.2.2. Сгораемые строительные материалы 424
4.3. Отдельные строительные материалы 425
Строительная физика
Дерево 425
Сталь 426
Бетон 426
Алюминий 427
Стекло 427
Пластмассы 428
4.4. Строительные конструкции 428
4.5. Поведение строительных конструкций при пожаре 429
4.5.1. Классы огнестойкости 430
4.6. Специальные строительные конструкции 437
4.6.1. Брандмауеры 437
4.6.2. Огнезащитные заполнения проемов 437
4.6.3. Остекление 438
4.6.4. Вентиляционные короба, трубопроводы 438
4.6.5. Лестницы 439
4.6.6. Лестничные клетки 439
4.6.7. Коридоры 440
4.6.8. Пожарные отсеки 440
4.7. Избранные примеры конструкций и их классы
огнестойкости по DIN 4102, часть 4 441
5. Строительная химия 448
5.1. Задачи строительной химии 448
5.2. Газы 449
5.2.1. Газы как причина повреждений 450
5.3. Кислоты 451
5.4. Щелочи (основания) 452
5.5. Число рН 453
5.6. Соли 454
5.7. Кругооборот извести 457
5.8. Коррозия 458
5.8.1. Электрохимический ряд напряжений по Гальвани 460
5.9. Нежелезные металлы 461
5.10. Вода как причина повреждений в строительстве 462
5.10.1. Вода, как средство для создания растворов 462
5.10.2. Вода как партнер в химических реакциях 462
5.10.3. Вода как средство транспорта 463
5.10.4. Вода как взрывной фактор 463
5.10.5. Вода как фактор нанесения ущерба 464
5.10.6. Вода, как фактор, способствующий росту 465
5.11. Кислоты как причина повреждений 465
5.11.1. Происхождение кислот 466
5.12. Фактор повреждений — щелочи 468
5.12.1. Происхождение щелочей 470
5.13. Соли как фактор повреждений 470
5.14. Повреждающий фактор - микроорганизмы 474
5.15. Правила для избежания строительных повреждений 475
Предисловие ко второму изданию на русском языке
Дополнение. Строительная светотехника —
естественное освещение 477
Основные понятия, величины, единицы 479
Инженерный метод расчета КЕО 481
Понятие о световом климате местности 507
Нормирование естественного освещения 515
Проектирование систем естественного освещения 519
Примеры проектирования и расчетов естественного освещения 525
Предметный указатель 534
Предисловие ко второму изданию
на русском языке
Книга немецкого ученого Вальтера Блази является попыткой совместить
вопросы проектирования ограждающих конструкций со сложнейшим
комплексом проблем строительной теплотехники, строительной акустики,
звукоизоляции и пожарозащиты, а также строительной химии.
В настоящее время проектирование ограждающих конструкций, которому
традиционно уделялось мало внимания, ведется как бы раздельно по нескольким
направлениям. Отдельно обеспечивается теплозащита ограждающих конструкций
для зимних и летних условий о отделяется их влажностный режим за годовой цикл
увлажнения и высыхания. Отдельно рассматриваются вопросы звукоизоляции
и пожарозащиты в основном для внутренних ограждающих конструкций. При
этом вопросы строительной химии, как правило, вообще не рассматриваются.
Аналогично ведется и преподавание в области проектирования ограждающих
конструкций.
На первый взгляд, книга перегружена примерами. Однако их обилие в
конечном итоге становится ее достоинством, т.к. ей удобно пользоваться
как проектировщикам, получающим быстрый ответ на свои вопросы, так и
преподавателям и студентам архитектурных и строительных высших учебных
заведений.
Особый интерес вызовет сравнение приведенных в книге нормативных
данных и методик с недавно вышедщими Нормами СНиП 23-02-2003
«Тепловая защита зданий» и соответствующим Сводом Правил к ним, в которых
регламентируется подобный подход к проектированию общей теплозащиты по
максимально допустимым теплопотерям здания в целом. Это дает возможность
воспитать осмысленный подход к вопросам теплозащиты зданий и к учету
вопросов строительной физики при их проектировании.
Книга предназначена для проектировщиков гражданских и промышленных
зданий, а также для преподавателей и студентов архитектурных и строительных
высших учебных заведений. Кроме того, она может быть использована в системе
повышения квалификации специалистов.
Второе издание существенно расширено за счет дополнения по строительной
светотехнике.
Профессор, кандидат технических наук,
академик Европейской Академии Наук и Искусств А.К.Соловьев
Предисловие автора
С началом нефтяного кризиса 1973г. всем стало ясно, что разбазаривание
жидкого горючего не может продолжаться так же как прежде. Щадящее
расходование запасов горючего и уменьшение выбросов СО2 стало
центральным пунктом политики. Следствием явился выход на основе
закона об экономии энергии так называемых Норм теплозащиты, последнее
новейшее издание которых действует с 1.1.1995.
Ужесточенные требования к теплозащите не всегда остаются без
последствий с точки зрения увлажнения. Слишком герметичные
окна, непрофессионально выполненные мероприятия по теплозащите
обуславливают внезапно появляющиеся повреждения от влажности там, где
до этого никаких проблем не возникало. Следствием явилось то, что вслед за
теплозащитой потребовалось уделять все больше внимания влагозащите.
Выросшие транспортные потоки, более плотная застройка, повышенные
шумовые нагрузки на жильцов от радио, телевидения, громкоговорителей
в последние годы сделали также и шумозащиту все большей заботой
проектировщиков и заказчиков.
Будучи ранее узкой областью немногих специалистов, сегодня эти
три раздела: теплозащита, влагозащита, шумозащита, которые считаются
основными разделами Строительной физики, становятся все большей
ежедневной потребностью проектировщиков и производственников в области
строительства.
Защита от пожаров, как четвертый раздел строительной физики, также
кратко рассмотрена в настоящей книге.
Нельзя было не привести в данной книге небольшой анализ современного
состояния строительной химии. Только тот, кто имеет солидные знания в
области строительной физики и строительной химии, в состоянии успешно
вести работы по санированию зданий.
Таким образом, эта книга обращена к тем, кто хочет познакомиться
с дисциплинами строительной физики и строительной химии, к тем,
кто интересуется не только теоретическими вопросами, но и кто хочет
использовать и рассматривать различные конструкции с точки зрения
строительной физики. Полностью рассчитанные примеры беспроблемных
и проблемных случаев должны облегчить читателю понимание предмета.
Книга рассчитана на мастеров, техников, студентов технических
колледжей, технических вузов, технических Университетов, на преподавателей
ПТУ, архитекторов, инженеров, обучающих сотрудников на предприятиях
и, не в последнюю очередь, на организаторов семинаров по повышению
квалификации специалистов.
Автор приносит благодарность Д-ру ест.наук Патрику Келлеру за просмотр
главы по строительной химии.
В настоящем 3-м издании приняты обозначения для расчетных формул по
европейским и национальным Нормам, а также отчасти по проектам Норм.
Нойрид-Ихенхайм, Весна 2001
Строительная физика
Теплозащита ! : Влагозащита
Шумизащи1а
Пожарозащита I
I Летняя j
; геплоза- .:
noDiN
А108
I Зимняя
теллоаа-
щита
; по
\ твплоза-
: щитным
: нормам
I Защита от | (Защита от ;Зйщитзот! iЗащита от! ¦ Защита от\ |Защита от! ;0гнзс!0й-: :Os 1:эстой-(
;К0КД8ИСа-| ;ГруНГОВЫХ \ ДОЖДЯ { !В03ДуШН0-| JKOpnvOHhlX; {УДЗрНОГО! ; КОСТЬ | JKOGTbKOHCP-j
: ционмсй I | вод I ! ! ! го шума I ! шумов j {шума пе-: ! магериа- \ |рукцийича-|
; влаги | ) j ! ! ! !| j ;р5крытмй i I | й
mm
\
| ;етей
; Кй !| ВНУТРИ
;поаерхно-! ;канструк-
! С1И |( ЦИЙ
|конструк-I !
[Способ по] j Способ |
; частим ; !знергетй
' зданий | : ческого
Гюжарозащита
Влагозащита
1 .Теплозащита
1.1. Основы теплозащиты
1.1.1 .Задачи теплозащиты
1. Понятие о комфорте в помещении.
Здание должно не только служить убежищем, но и создавать комфорт и
поддерживать здоровье.
Комфорт в помещении зависит от:
• Температуры внутреннего воздуха: оптимально 20вС-22°С.
• Температуры внутренних поверхностей стен, ограждающих помеще-
помещение: минимум 16°С-18°С. В противном случае появляется ощущение
сквозняка.
• Тепловой инерции (накопление тепла) стен, ограждающих помеще-
помещения.
Барачный микроклимат: быстрый нагрев, быстрое охлаждение.
• Температуры поверхности пола: оптимально 22°С-24°С.
• Относительной влажности воздуха в помещении:
Нормально 50%—60%
<40% — сухость слизистой оболочки.
>60% - тепличный климат.
• Движение воздуха: максимально 0,2 м/с.
>0,2 м/с — ощущение сквозняка
• Деятельности человека: сидячая работа
подвижная работа.
2. Задачи, имеющие конструктивные причины.
Напряжение вследствие влияния температуры ведут к повреждениям
строительных конструкций (Летом — температурное расширение: зимой
- уменьшение размеров).
3. Задачи из условий экономии энергии.
Запросы людей возрастают, растет их жизненный уровень, сырьевые за-
запасы становятся дефицитными продуктами, то есть они невоспроизво-
димы, их запасы ограничены. Поэтому с сырьем следует обходиться эко-
экономно.
4. Задачи из условия защиты окружающей среды.
Сжигание жидкого топлива для отопительной цели и в качестве горюче-
горючего усиливает нагрузку на окружающую среду вредных газов и кислот.
s + о2 => so2 + н2о => h2so3
/. /. Основы теплозащиты
с + о; =» со, + н2о => н^ео^
N + О, =» N0, + Н,0 => H,NO,
Поэтому теплозащита — это защита окружающей среды.
Для снабжения энергией имеются многие источники:
1,1,2, Источники тепла
Источники тепла
Природные
1. Солнце; Солнечная энергия
Солнечные коллекторы: Вода нагревается в
коллекторе и дает тепло потребителю воды.
Солнечные фотоэлементы: Кремневые фо-
фотоэлементы преобразуют фотоэлектричес-
фотоэлектрическим путем солнечную энергию в электричес-
электрический ток.
2. Вода: Тепловой насос: Вода-Вода.
Тепловая энергия отбирается у грунтовых
вод, речной или морской воды и использу-
используется для подогрева потребительской воды.
Или: Рекуперативное получение тепла из ка-
канализационной воды.
3. Воздух: Тепловой насос: Воздух-Вода
Наружный воздуж отсасывается, уплотняет-
уплотняется в теплонасосе и таким образом отбирает-
отбирается тепловая энергия для нагрева потреби-
потребительской воды.
4. Земля: Тепловой насос: Земля-Вода.
Тепловая энергия отбирается в земле, при-
причем трубы укладываются в земле как при на-
напольном отоплении.
5. Грунт: Выращивание растений для получе-
получения горючего, например рапсовое масло.
6. Ветер: Ветровые электростанции: производ-
производство электроэнергии
Искусственные
1. Механические: тре-
трение
2. Химические: уголь,
Нефть,
Газ.
3. Электрические: ток.
4. Атомные: ядерная,
энергия
Температурные
шкалы
Цельсия
Кельвин
Точка кипения
• №fL!Llf4- -°— —
Точка
замерзания
воду
(таяние льда!
Точка
абсолютного
нуля
/. Теплозащита
1.1.3. Факторы, влияющие на теплозащиту
Факторы, влияющие на теплозащиту
Летняя теплозащита
1. Солнцезащитные устройства, та-
такие, как
• Маркизы
• Солнезащитные крыши
• Жалюзи (наружные наиболее
эффективны)
2. Накопление тепла в ограждаю-
ограждающих конструкциях, таких как
• Стены
• Потолки (полы)
Их влияние выражается в благо-
благоприятном соотношении амплитуд
температуры на их внешних и
внутренних поверхностях.
3. Расположение отдельных слоев в
многослойных ограждающих
конструкциях — высыхание кон-
конструкций в летние месяцы (пери-
(период выпаривания влаги), тепловая
инерция и сдвиг по фазе темпе-
температурных колебаний на поверхно-
поверхности конструкции.
4. Общий коэффициент пропуска-
пропускания энергии окнами и прочими
светопрозрачными конструкция-
конструкциями, такими, как
• Наружные двери
• Зимние сады
• Прозрачная теплозащита
• Стекла с металлическим на-
напылением (наружные стекла)
5. Отношение площади окон и дру-
других светопрозрачных конструк-
конструкций к площади поверхности на-
теплозащита
1. Теплоизоляция ограждающих
конструкций, таких, как
• Стены
• Перекрытия
• Окна
• Наружные двери
2. Тепловая инерция ограждающих
конструкций, таких, как
• Стены
• Потолки (полы)
Для комфорта человека вблизи
стен а также для предотвращения
конденсата влаги тепловая инер-
инерция конструкций имеет очень
важное значение.
3. Расположение отдельных слоев в
многослойных ограждающих
конструкциях. Правильная пос-
последовательность слоев изнутри —
наружу особенно важна. Образо-
Образование конденсата внутри конст-
конструкции.
4. Общий коэффициент пропуска-
пропускания энергии окнами и прочими
светопрозрачными конструкция-
конструкциями, такими, как
• Наружные двери
• Зимние сады
• Прозрачная солнцезащита
• Стекла с металлическим напы-
напылением (внутренние стекла)
5. Отношение площади окон и дру-
других светопрозрачных конструк-
конструкций к площади поверхности на-
ружных ограждающих конструк-
конструкций здания.
6. Географическое положение зда-
здания:
• Широта
• Высота над уровнем моря
• Условия облачности
7. Ориентация окон и других све-
топрозрачных конструкций по
сторонам света. Различные солн-
солнцезащитные устройства в зависи-
зависимости от ориентации.
8. Возможности вентиляции:
• Принудительная вентиляция с
помощью вентиляционных ус-
установок,
• С помощью открывания окон
(через окна под углом друг к
другу - наиболее эффектив-
эффективно).
9. Окраска наружных поверхностей
стен
• Светлые поверхности отража-
отражают тепловые лучи
• Темные поверхности поглоща-
поглощают тепловые лучи.
/. /. Основы теплозащиты
ружных ограждающих конструк-
конструкций здания, (окна часто являют-
являются слабыми местами).
6. Географическое положение зда-
здания:
• Широта
• Высота над уровнем моря
• Условия облачности
• Частота туманов
7. Ориентация окон и других све-
топрозрачных конструкций по
сторонам света. Солнечные теп-
лопоступления различны в зави-
зависимости от ориентации.
8. Воздухообмен:
• Открывание окон и наружных
дверей, а также
• Воздухопроницаемость окон и
дверей за счет швов и неплот-
неплотностей.
• Воздухообмен с механическим
приводом вентиляционных ус-
установок с-, или без рекупера-
рекуперации тепла.
1.1.4. Теплопередача
Причиной того, что в помещении имеют место примерно одинаковые тем-
температуры, независимо от расположения источников тепла, или того что тем-
температура в помещении после отключения отопления понижается с различ-
различной скоростью, являются различные возможности передачи тепла.
Виды теплопередачи
Теплопроводности
Тепловые потоки и
тепловая конвекция
Тепловая радиация
'18 1. Теплозащита
Теплопроводность
Передача тепла от молекулы к молекуле у жестких материалов.
Си А1
D
D
Рис. 1.1. Гвоздь Рис. 1.2. Дерево не нагре-
становиться горячим вается.
Fe
Рис. 1.3.Спички воспламе-
воспламеняются на различных
металлах в различное время.
Теплопроводность выражается коэффициентом теплопроводности Лц
Чем меньше величина AR, тем лучше теплоизоляция.
Тепловые потоки и тепловая конвекция
Передача тепла вместе с потоком теплоносителя
Тепловой поток: В жидкостях Тепловая конвекция: В воздухе (газах)
Вода
Рис. 1.4. Вода циркулирует
в трубке
Принцип: Водяное отопление
Рис. 1.5. Воздух циркулирует от ото-
отопительного прибора и к нему.
Тогда как при теплопроводности моле-
молекулы остаются на месте, при тепловом
потоке или конвекции тепло перено-
переносится изменяющими свое положение
частичками вещества, имеющими оп-
определенный тепловой потенциал.
Тепловая радиация
Тепловая энергия с помощью радиации может передаваться как через за-
заполненное воздухом, так и через безвоздушное пространство. Тепловые лучи
имеют различные длины волн, и не связаны с материей. Поэтому они без
потерь могут пронизывать безвоздушное пространство (космос).
1.1. Основы теплозащиты
Поступающие на тело тепловые лучи частично поглощаются, частично
отражаются.
Эффект поглощения используется в солнечных коллекторах, причем
поверхность коллекторов окрашивается в черный цвет.
Отражение используется когда нужно задержать радиационное тепло в
помещении, как, например в: в случае покрытого отражающим слоем внут-
внутреннего стекла.
Снаружи Рис. 1.6. В случае покрытого отражающим сло-
слоем солнцезащитного наружного стекла.Покры-
стекла.Покрытие внутри: тепло должно быть задержано в по-
помещении.
I i
В к,"
".~Z.ll
Снаружи Рис. 1.7. Покрытие наружного стекла: тепло дол-
' жно не допускаться в помещение.
Рис. 1.8. Аллюминиевая фольга: за отопитель-
отопительным прибором.
А
ЭИш§§_
t
?
¦<//,
А
Рис. 1.9. Отопительная плоскость отдает тепло в
помещение.
Под утеплителем мансарды
Рис. 1.10. Тепло должно отражаться обратно в
помещение.
7. Теплозащита
1.2. Физические основы
1.2.1. Основные физические величины теплозащиты
1. Количество тепла Q: единица Вт • с
Под количеством тепла Q (Вт - с) понимают такое количество энергии, ко-
которое может быть отдано или воспринято телом при тепловом потоке Q (Вт)
за секунду Aс).
Количество тепла: 1Дж=1Вт.-с=1 Нм
Тепловой поток: 1Дж/с=1 Вт=1 Нм/с
Рис. 1.11.
А
Щ \
.. "I*"' ¦
1,0A
/.
J
2. Теплопроводность Я
Я — маленькая греческая буква Я (произносится ламбда). Расчетная ве-
величина теплопроводности показывает количество тепла в Вт - с, которое
проходит в стационарном режиме (при постоянно работающем отоплении)
в 1 секунду через 1м2 слоя материала толщиной 1м, когда разница темпера-
температур на внешней и внутренней поверхностях слоя составляет 1 Кельвин
AК=ГС).
Единица: Вт • с • м/с • м2К=Вт/(м • К)
Чем больше Я, тем больше теплопроводность.
Чем меньше А, тем лучше теплоизоляция.
Теплопроводность зависит от:
Плотности материала
Воздух имеет очень хорошие теплоизоляционные свойства (Л=0,02 Вт/
м-К). Материалы с малой плотностью имеют, как правило, много воз-
воздушных пор, которые улучшают их теплоизоляционные свойства.
Вида величины и распределения пор
Вид: круглые, шарообразные поры лучше, чем продолговатые.
Величина: много маленьких пор лучше, чем меньшее количество больших.
Распределение: равномерное распределение лучше, чем неравномерное.
термометр
п п \
1.2. Физические основы 21
Рис. 1.12.
Влагосодержания материала
Оно зависит от:
• Структуры материала (поры, строение)
• Положения в конструкции (подход воздуха)
• Климатические воздействия (внутри-снаружи)
Увлажнение ухудшает теплоизолирующую способность.
• Температура материала.
Молекулы теплых материалов более подвижны, чем молекулы холодных
материалов. Чем ниже температура материала, тем хуже теплопровод-
теплопроводность. Чтобы получить сравнимые значения DIN 4108 предписывает
определять теплопроводность при температуре +10°С.
3. Коэффициент теплопередачи Л* .
(Л — большая греческая буква Ламбда)
Коэффициент теплопередачи показывает, какое количество тепла (Вт-с)
в стационарном режиме проходит через 1м2 элемента однородной огражда-
ограждающей конструкции толщиной d (в м) за секунду, если разность температур
поверхностей конструкции составляет 1 Кельвин AК= ГС).
Рис. 1.13.
/. Теплозащита
Единица: X/d = Вт/м ¦ К/м = Вт/м2 • К
4. Сопротивление теплопередачи R.
Единица: R (м2- К/Вт).
Для оценки ограждающей конструкции является определяющим не то,
какое количество тепловой энергии она пропускает, а то, как велико ее со-
сопротивление пропусканию тепла.
" " " "I
Чем больше сопротивление теплопередаче конструкции, тем лучше i
ее теплоизолирующая способность.
Если конструкция состоит из нескольких слоев, то сопротивления теп-
теплопередаче отдельных слоев могут складываться.
Толщина отдельного слоя
R.=-
его коэффициент теплопроводности
5. Коэффициент теплообмена h.
Коэффициент теплообмена h выражает количество тепла (в Вт • с) кото-
которое в секунду (С) обменивается между 1м2 поверхности твердого материала
и касающимся его воздухом, когда разница температур между воздухом и
поверхностью материала составляет 1К.
Тогда, как в строительной конструкции тепло передается вследствие теп-
теплопроводности, на поверхностях стен теплопередача осуществляется за счет
радиации hs и конвекции Лк.
Так, например: зимой наружная стена внутри холоднее, чем внутренний
воздух, тогда, как поверхность стены снаружи теплее наружного воздуха.
Для стен справедливо:
С внутренней стороны: Л1»Лк+Авя4+4
А«8Вт/(м2К).
С наружней стороны: А,« Ak+As «13+10
Ае = 23Вт/(м2К).
Единица: Вт • с/с • м2 К = Вт/(м2К).
Коэффициент теплообмена зависит от:
• Температуры воздуха
• Движения воздуха
• Состояния и формы поверхности стены (гладкая, шероховатая)
* ТТп СНиП TI-3-79* обозначение а
1.2. Физические основы
• Положения ограждающей конструкции (горизонтально - вертикаль-
вертикально)
• Конструктивного исполнения (однослойная — многослойная)
6. Сопротивление теплообмену Rs.
Единица: 1/(Вт/м2К) = м2К/Вт.
7. Общий коэффициент теплопередачи tf (величина СО-
Под общим коэффициентом теплопередачи понимается вся транспор-
транспортировка тепловой энергии от воздушного пространства через строительную
конструкцию и снова в соседнее воздушное пространство за ограждающей
конструкцией. В общий коэффициент теплопередачи наряду с коэффици-
коэффициентом теплопередачи Л входят также коэффициенты теплообмена hx и Ле (в
СНиП П-3-79* авиан). Общий коэффициент теплопередачи ^(величина U)
представляет собой важнейшую характеристику строительной физики в теп-
теплозащите.
Чем меньше величина U, тем больше экономия энергии.
Для окон и других видов остекления даются сразу величины U.
1
8. Общее сопротивление теплопередаче Лт (в СНиП П-3-79* — R).
RT=—+R+—
R — сопротивление теплопередаче конструкции или термическое сопротив-
сопротивление.
Единица: м2К/Вт.
Эту формулу обычно используют для расчета величины U(RT—> l/x ->
величина U). Эту формулу используют также для получения распределения
температур внутри ограждающей конструкции.
|Г24 J. Теплозащита
Рис. 1.14. Распределение температуры.
9. Коэффициент удельной теплоемкости С.
Под этим понимают количество тепла, которое необходимо для того,
чтобы поднять температуру материала массой 1 кг на 1 Кельвин AК).
Единица: Вт • с/(кг • К) = ДжоульДкг • К)
10. Коэффициент теплопроницания Ь*
Коэффициент теплопроницания дает сведения о том, какое количество
тепла (Вт • с) может проникнуть в материал через 1м2 его поверхности так,
чтобы нагреть его на 1 К за время с0*5.
Единица: Дж/м2 • К • с0-5 = Вт • С/м2 • К • с°«5.
Я в Вт/м • К
р в кг/м3
с в Дж/кг • К
Большой коэффициент теплопроницания:
Много тепла проникает в единицу времени в материал и мало тепла ос-
остается для нагревания воздуха в помещении.
Следствие: Помещение нагревается медленно.
Маленький коэффициент теплопроницания:
Меньше тепла проникает в единицу времени в материал, при этом оста-
остается больше тепловой энергии для нагревания воздуха в помещении. Для
* В российской теплофизике и в СНиП П-3-79* аналогичная величина связана с
нестационарными условиями теплового режима и включает в себя круговую часто-
частоту колебаний температуры на одной из поверхностей ограждающей конструкции.
Она называется коэффициентом теплоусвоения материала S (Вт/(м2 • °С))
S = J—XR pc, где z — период колебаний воздушной среды
1.2. Физические основы
теплоты полов, и, соответственно, для нагревания стен коэффициент теп-
лопроницания имеет решающее значение.
При одинаковой температуре бетонная поверхность ощущается более
прохладной, чем деревянная. Для полов этот эффект, вследствие непосред-
непосредственного контакта с телом человека, особенно заметен.
Таблица 1.1. Расчетные значения удельной теплоемкости с и коэффициента тепло-
проницания Ь
с Ь
Дж/кг^К Дж/м2*К-с°>5
Алюминий 800 20785
Сталь 400 13735
Бетон 1000 2240
Легкий бетон 1000 930
Цементная стяжка 1000 1670
Известковая штукатурка 1000 1250
Цементно-песчаный камень 1000 990
Стеновой кирпич 1000 900
Легкий многопустотный кирпич 1000 510
Газобетон 1000 340
Пробка 1700 160
Пенопласты 1500 35
Минерало-волокнистые материалы 1000 30
Дерево 2100 400
Материалы на основе древесины 2100 400
Воздух 1000 14
Вода 4200 1630
Например: Бетон Ъ = ^2,1-2400-1000 = 2245Дэк/(м2 • К• с0-5)
Дерево Ь = ^0ДЗ-600-2100 = 405Дж/(м2-К-с0'5)
П.Теплонакопительная способность Q.
Теплонакопительная способность играет большую роль как для летней,
так и для зимней теплозащиты зданий.
Летом: Конструкции, ограждающие помещение, в течение дня накап-
накапливают часть тепловой энергии и отдают её вечером и в ночные часы в ох-
7. Теплозащита
лаждающийся воздух помещения. Это позволяет избежать так называемого
«барачного» климата.
Теплонакопительная способность тем больше:
• чем больше поверхностная плотность конструкции (в кг/м2)
• чем больше разность температур между конструкцией и воздухом.
Зимой: Конструкции, ограждающие помещение в период работы отопле-
отопления накапливают тепло и могут отдавать его в воздух помещения при отклю-
отключении отопления. Кроме того, за счет теплонакопления достигается то, что
вблизи стен не возникает ощущение сквозняков и стена может излучать теп-
тепло. Таким образом улучшается самочувствие человека вблизи стены.
Основное требование:
Наружные конструкции => высокая теплоизолирующая способность
Внутренние конструкции =» высокая теплонакопительная способность.
=> надежная защита от воздушного шума.
Накапливаемая тепловая энергия определяется по формуле:
Q = /и1 • с • АО т в кг/м2
с в Дж/кг • К
АО в °С или К
Единица: Дж/м2.
Пример:
Стена толщиной 24см из многопустотного кирпича р = 1200 кг/м3 имеет в
среднем температуру 14°С. Температура воздуха в помещении составляет
20°С.
Q = m'cAO
Q =1200 кг/м3 • 0,24м • ЮООДж/кг ¦ К • 6К
0=1728000 Дж/м2.
Q = 0,48 кВт -час/м2.
1.2.2. Ощущение комфорта в помещении
Оно зависит от:
Температуры поверхностей стен.
Чувствует ли человек себя комфортно в помещении, зависит, наряду с уже
упомянутыми факторами, также и от теплового излучения поверхностей
ограждающих это помещение конструкций. Мы чувствуем себя комфорт-
комфортно, с точки зрения температуры, в том случае, если внутренние поверхнос-
поверхности стен зимой не более, чем на 3°С ниже, а летом не более, чем на 3°С выше
температуры воздуха в помещении. Температура поверхностей стен зави-
зависит от их сопротивления теплопередаче (К).
1.2. Физические основы
Q.
Ш
гл :?п г ло
Рис.
Температура в помещении в "С
1.15. График распределения комфортных температур в помещении.
Температура поверхности пола.
Для полов, вследствие непосредственного контакта с телом человека
через подошвы ног, справедливы другие значения. Для того, чтобы не отби-
отбирать у человека слишком много тепла, температура поверхности пола не
должна быть ниже 15-20°С. Здесь играет роль также продолжительность
пребывания человека в помещении. Оптимальной и приятной ощущает че-
человек поверхность пола с температурой от 22°С до 24°С.
При напольном отоплении (теплые полы) температура поверхности пола
не должна быть выше 25—30°С.
Согласно рис. 1.16. температура пола 15°С ощущается еще приемлемой,
если пребывание человека в помещении длится до 3 часов. Затем пол ка-
кажется уже прохладным, а через 3,8 часа — уже холодным.
Продолжительность пребывания в час —*~
Рис. 1.16. График распределения комфортных температур пола в зависимос-
зависимости от времени пребывания человека в помещении.
1. Теплозащита
Теплонакопительная способность стен*.
Теплонакопительная способность играет большую роль как для зимней,
так и для летней теплозащиты. Так как способность к накоплению очень
сильно зависит от плотности, то у тяжелых стен она лучше, чем у легких
конструкций. Зимой помещения с большой теплонакопительной способ-
способностью при отключении отопления охлаждаются не так быстро, летом из-
избыточная энергия в дневное время может накапливаться для того, чтобы ее
отдать в воздух помещения в прохладные ночные часы.
1, Слой теплоизоляции внут-
внутри - малая теплонакопи-
теплонакопительная способность.
2. Слой теплоизоляции сна-
снаружи - большая теплонако-
теплонакопительная способность
внутри
аГс\
15.S
15,2
-97
i
I
1
ш
ш
ш
1
ф
у//
у/
/У
* / /
г / /
/ /
///
<jL -11,65 /
•>
/ ^
-12,8
-15
•;с (
20-
15-
10-
5-
0-
-5-
-10-
' ВИ\МГ»И
V
"/
/
/
у
/
/
УМ
''Ж
Рис. 1.17. Теплонакопительная способность
Относительная влажность воздуха.
Рисунок 1.18. показывает, что мы чувствуем себя некомфортно, когда
температура воздуха падает ниже — 17°С и, соответственно, когда она возра-
возрастает выше 26°С, независимо от относительной влажности воздуха. Далее
следует отметить, что с увеличением температуры воздуха мы ощущаем как
комфортные все меньшие значения относительной влажности.
Отношение амплитуд колебания температур ТАУ.
Температура наружного воздуха в течение суток (дневная и ночная фазы)
не постоянна. Колебания температуры влияют на распределение темпера-
температур внутри конструкции и на температуру воздуха внутри помещения. Ве-
Величина TAV для конструкции может считаться хорошей, если колебание
температуры внутреннего воздуха меньше наружного, и если волна тепло-
тепловой энергии приходит вовнутрь со сдвигом по времени. Это возможно в том
случае, если конструкции, ограждающие помещение имеют хорошую теп-
лонакопительную способность. На рис. 1.19 показано, что максимальные
* В российской строительной теплотехнике аналогичную роль выполняет понятие
о массивности стены, характеризуемой величиной тепловой инерции D.
D = R • S, где R — сопротивление теплопередаче; S— коэффициент теплоусвое-
ния.
1.2. Физические основы
значения (амплитуда) колебаний температуры наружного воздуха во внут-
внутреннем воздухе гораздо меньше и энергетическая волна приходит в поме-
помещение со сдвигом по времени (р.
Значение величины TAV особенно возрастает в летние месяцы.
12 14 16 18 20 22 24 °С 28
Температура воздуха в —»-
помещении в "С
Рис. 1.18. Относительная влажность воздуха и ощущение комфорта.
•с
24h
сдвиг по фазе
Рис. 1.19. Отношение амплитуд колебаний температур (h - час).
Качество воздуха.
Для качества воздуха определяющим является содержание у^чекислого
газа (СО2). Высокое содержание СО2 вызывает головную боль, ощущение
головокружения, возбуждение, рост давления крови.
1. Теплозащита
Очень высокие концентрации СО2, около 10%, которые встречаются в
погребах для брожения, ведут к смерти от отравления. Человек вдыхает в
час около 500л воздуха с содержанием СО2 около 0,03% от объема, а выды-
выдыхает этот воздух уже с содержанием СО2 около 4% от объема. При этом он
потребляет в час около 33л О2 и вырабатывает около 25л СО2.
Количество СО2 в гигиенически безупречных жилых и рабочих помеще-
помещениях должно не превышать 0,1% от объема воздуха. Чтобы поддерживать
эту величину в помещении на человека в чаС требуется около 30м3 наружно-
наружного воздуха, содержание СО2 в котором составляет около 0,03% от объема.
Движение воздуха.
Движение воздуха может происходить через неплотные места в оболоч-
оболочке здания (Плоскость крыши, щели в окнах, кожухи жалюзи), а также за
счет конвекции внутри здания. Если внутренние поверхности стен имеют
малые температуры, из-за большой разницы температур между воздухом в
помещении и поверхностью стены вблизи стены происходит конвекция,
которая ощущается человеком как сквозняк.
Рис. 1.20. От чего зависит комфорт в помещении.
1.3. Указания по теплозащите 31JU
1.2.3. Теплопотери различных типов домов
Приведенные значения имеют место в тех домах, к которым еще не предъяв-
предъявлялись требования современного законодательства по теплозащите.
Рядовая секция дома блокированного типа
32"' з;\ ;:ч*л работы отопления
- через крышу
15% - через стены
Отдельностоящий
односемейный
дом
16% - через
крышу
32% за счет
работы
отопления
7% - через
подвал
стекло
;:.? i::jfi»j3 неплот-
ii-ч:'и t'Kosi и за счет
вентиляции (про-
(проветривания)
31% - через окна
20% - через
стекло и рамы
8% - через неплотности
окон и за счет вентиля-
вентиляции (проветривания)
Вунгало у ошвой тип в плане 28% - черва окна
32% аа.--: ?°гл- Ч1-'н-3
работы
отопления ^-^,38=4
6% - через
подвал
18%-
через
стены
к;"п.1!ну
;л подвал
; v
сти окон и за счет вен-
вентиляции (проветрива-
(проветривания)
26% - через окна
Рис. 1. 21. Теплопотери через различные части здания в зависимости от типа
дома
§Г32 1- Теплозащита
1.3. Указания по теплозащите
Указания по теплозащите
НормыФРГ DIN 4108
по строительной
теплотехнике
Нормы по теплозащите (Новые нормы ФРГ)
Требуют энергосберегающей теплозащиты
Два метода:!
! Метод по ограждаю-
ограждающим конструкциям
(поэлементный)
i_
Метод энергетичес-
энергетического баланса
Нормы ФРГ DIN 4108 по строительной теплотехнике
• учитывают только строительно-физические величины.
• требуют минимально-допустимые значения сопротивления теплопередаче Я
• наружных стен
• стен лестничных клеток
• перекрытий над подвалами
• перекрытий, отделяющих помещения для пребывания людей от на-
наружного воздуха.
• требуют минимально-допустимые значения R и максимально допусти-
допустимые значения U в наиболее неблагоприятных местах перекрытий, на-
например в местах опирания сборных балок перекрытий на стены.
• требуют минимально допустимые значения R в легких конструкциях с
поверхностной плотностью ниже 100 кг/м2.
• требуют указать слабые места с точки зрения строительной физики.
• защищают строительные материалы и строительные конструкции от
слишком больших температурных напряжений (=напряжений вслед-
вследствие повышения или соответственно понижения температуры).
Метод по ограждающим конструкциям (поэлементный)
• Требует обеспечения минимальных коэффициентов теплопередачи (ве-
(величин 1С) для определенных ограждающих конструкций, таких, как:
• Наружные стены
• Окна
• Перекрытия
• Крыши
• Перекрытия над подвалами
• Требует указать слабые с точки зрения теплофизики места.
* В СНиП 11-4-79* обозначение а. Выше в книге — обозначение U.
1.3. Указания по теплозащите
Метод энергетического баланса.
• Требует, чтобы не была превышена максимально допустимая потребность
в энергии на отопление в год в зависимости от отношения площади теп-
лопроводящих частей здания к объему отапливаемого здания.
• в: кВт • ч на м3 отапливаемого объема здания в год (кВт • ч/м3 • год)
или
• в: кВт • ч на м2 полезной площади здания в год (кВт ¦ ч/м2 • год)
Два варианта.
1. Учет солнечных теплопоступлений в среднем эквивалентном значении
величины U окна.
При этом годовая потребность в энергии на отопление определяется по
формуле:
Учет окон при получении QT
2. Раздельное определение солнечных теплопоступлений Qs.
Годовой расход тепловой энергии на отопление определяется по форму-
формуле:
Учет окон при получении QT
Руководство по использованию норм по теплозащите
Законодательство по теплозащите (WSchVO) должно применяться в следу-
следующих случаях:
1. В зданиях с нормальными внутренними температурами, таких, как жи-
жилые здания, здания бюро, управлений, школы, больницы, рестораны.
2. Производственные здания с внутренними температурами минимум
3. Здания для спортивных занятий, соревнований и собраний с внутрен-
внутренними температурами минимум +15°С и отопительным периодом не ме-
менее 3 месяцев в год.
4. В зданиях подлежащих реконструкции или строительным изменениям.
* Здесь Umeq/F — средняя эквивалентная величина U окна, AF - площадь окна, UF —
погттттлго ТТ rwttrt Лею шгатч тапппгтпл'пгтттюнит!
|Г34 1- Теплозащита
1.3.1. Указания по теплозащите по DIN 4108
(Нормы ФРГ)
Расчетные значения коэффициентов тепловосприятия и теплоотдачи и со-
соответственно величин сопротивлений тепловосприятию и теплоотдаче по
DIN 4108.
№№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Ограждающая конструкция3)
Наружняя стена (за исключением
упомянутых в строке 2.
Наружняя стена с вентилируемой
воздушной прослойкой перед
утеплителем0, торцовая стена
неутепленного чердака.
Межквартирные стены,
внутренние стены лестничных
клеток, стены между рабочими
помещениями разных учреждений,
перегородки отделяющие отапли-
отапливаемое помещение от длительно
неотапливаемого, торцовые стены
отапливаемых мансард.
Стены, входящие в землю,
например, цокольные.
Перекрытие или утепленная
наклонная крыша, отделяющая
отапливаемое помещение от
наружного воздуха.
Перекрытие над неотделанным
чердаком или под вентилируемы-
вентилируемыми пространствами (например,
вентилируемыми застрехами
крыши).
Перекрытия, разделяющие
квартиры или рабочие помеще-
помещения разных учреждений.
7.1 Тепловой поток снизу вверх.
7.2 Тепловой поток сверху вниз.
Перекрытия над подвалами.
Перекрытие разделяющее жилое
помещение и наружный воздух
снизу.
Пол первого этажа на земле.
Коэффициент
теплопередачи
8
8
8
8
8
8
10
6
6
6
23
12
3)
оо
23
12
3)
3)
})
23
оо
Сопротивление
теплопередаче
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,13
0,10
0,17
0,17
0,17
0,04
0,08
3)
0
0,04
0,08
3)
3)
3)
0,04
0
Номера строчек в таблице соответствуют номерам на рисунках.
1.3. Указания по теплозащите
Примечания:
1. Для многослойных кладок с воздушной прослойкой по DIN 1053 дей-
действительна строчка 1.
2. Эти значения следует применять также при расчете сопротивления теп-
теплопередаче Rj. у панелей каркасно-панельных зданий с воздушной про-
прослойкой по DIN 4108.
3. При расположенных внутри здания ограждающих конструкциях следу-
следует принимать коэффициенты теплообмена одинаковыми для обеих сто-
сторон конструкции.
Основой указаний по DIN являются таблицы стр. 33-36. Требования DIN
4108 считается выполненными в том случае, если для отдельных конструкций
значения сопротивления теплопередаче R не ниже указанных в таблицах.
Рис. 1.22. Коэффициенты тепловоспри-
ятия и теплоотдачи. Номера на рисунках
соответствуют номерам строчек в табли-
таблице.
1. Теплозащита
Минимальные значения сопротивлений теплопередаче ограждающих
конструкций по DIN 4108
Строка
1
2
3
4
5
Ограждающая
конструкция
Наружные стены, стены
эксплуатируемых поме-
помещений, отделяющие их
от помещений в земле,
проездов, открытых
подъездов, гаражей,
от земли.
Стены между помеще-
помещениями разных хозяев,
межквартирные стены.
Стены лестничных
клеток.
Перекрытия между жи-
жилыми этажами, разделя-
разделяющие квартиры, пере-
перекрытия между рабочими
помещениями, принад-
принадлежащими разным хозя-
хозяевам, перекрытия под
помещениями между
складами крыш и стена-
стенами мансарды.
Нижняя граница зданий
без подвалов с постоян-
постоянными пребыванием
людей.
Строка
3.1
3.2
4.1
4.2
5.1
5.2
На лестничные клетки
с температурой значи-
значительно ниже темпера-
температуры в помещениях
@<1О°С)
На лестничные клетки
с температурой 0 > 10"С,
как например в админи-
административных зданиях,
магазинах, учебных
зданиях, отелях, ресто-
ресторанах и жилых зданиях.
Везде
В административных
зданиях с центральным
отоплением
Пол по грунту при глу-
глубине помещения до 5м.
Перекрытие над невен-
тилируемым подпольем
Сопротивле-
Сопротивление теплопе-
теплопередаче R
в м2-К/Вт
1,2
0,07
0,25
0,07
0,35
0,17
0,90
0,90
1.3. Указания по теплозащите
Строка
6
7
8
Ограждающая
конструкция
Чердачные перекрытия
в случае холодных чер-
чердаков: перекрытия под
полупроходными или
еще более низкими по-
помещениями; перекры-
перекрытия между вентилируе-
вентилируемыми застрехами
кровель и вертикальны-
вертикальными стенками мансард,
утепленные скатные
кровли мансард.
Перекрытия над подва-
подвалами, над закрытыми
неотапливаемыми там-
тамбурами и т.п.
Перекрытия и крыши,
которые отделяют
эксплуатируемые поме-
помещения от наружного
воздуха.
Строка
8.1
8.2
Над гаражами (в т.ч.
неотапливаемыми),
проездами и вентилиру-
вентилируемыми полупроходными
подпольями.
Под крышами, пере-
перекрытиями под терраса-
террасами, крыши переверну-
перевернутого типа.
Сопротивле-
Сопротивление теплопе-
теплопередаче R
в м2К/Вт
0,90
0,90
1,75
1,2
Минимальные значения этой таблицы действительны для всех огражда-
ограждающих конструкций с поверхностной массой минимум 100 кг/м2 и темпера-
температуры в помещении минимум 19°С. Минимальные значения действительны
также для наиболее неблагоприятных мест.
Требования к отдельным строительным конструкциям.
• Стены:
У ниш, подоконников, оконных откосов, кожухов свертывающихся жа-
жалюзи значения должны быть выдержаны. В многослойных наружных
стенах с воздушной прослойкой изолирующая способность воздушной
прослойки и наружной оболочки стены (мин. с!=90мм) может рассчиты-
рассчитываться вместе. Это относится также к деревянным конструкциям с об-
обкладкой кирпичем и с воздушной прослойкой перед кирпичной обли-
облицовкой. Здания с температурой внутреннего воздуха 12°СО <19°С
1. Теплозащита
должны иметь сопротивление теплопередаче конструкций минимум R
= 0,55 м2-К/Вт.
Легкие ограждающие конструкции:
Для наружных стен, чердачных перекрытий в холодных чердаках и для
крыш с поверхностной общей массой менее 100 кг/м2 требуется большая
теплозащита R > 1,75 м2 • К/Вт. В рамных и каркасных сооружениях эти
значения справедливы только вблизи перегородок. Для всей ограждаю-
ограждающей конструкции в среднем эта величина должна составлять 1,0 м2-К/Вт.
Ограждающие конструкции с утеплителем:
При расчетах сопротивления температур R учитываются только слои
расположенные вовнутрь от утеплителя, включая утеплитель.
Исключение: Крыши перевернутого типа. В этом случае величина С/дол-
С/должна быть увеличена на 0,05Вт/м2 • К. Для легких конструкций основа-
основания крыши мансарды или внутренней оболочки стены с поверхностной
массой менее 250 кг/м2 сопротивление теплопередаче под утеплителем
должно составлять не менее 0,15 м2 • К/Вт. При утеплении по периметру
(=наружное утепление цоколя здания у земли) слой утеплителя с внеш-
внешней стороны гидроизоляции входит в расчет* .
Перекрытия:
Если перекрытия под неотделанными чердаками выполняют требова-
требования согласно строки 6, то теплозащита крыши не требуется.
Полы, плиты полов:
В строительных конструкциях, граничащих с грунтом учитываются толь-
только те слои, которые расположены выше гидроизоляции. При утеплении
цоколя по периметру утеплитель учитывается при расчетах.
Окна/ остекленные двери:
Выходящие наружу окна и двери в отапливаемых помещениях необхо-
необходимо остеклять изоляционным (стеклопакеты) или двойным остеклени-
остеклением. Непрозрачная часть заполнения окон и дверей, которая составляет
по площади менее 50% площади всего окна или двери, должна удовлет-
удовлетворять требованиям, приведенным в таблице.
Стеклянные пристройки:
При наличие стеклянных пристроек стены, отделяющие их от основного
здания, должны выполнять требования по минимальной теплозащите.
Вертикальные стенки между скатами кровли и мансардой:
В случае эксплуатируемых чердаков (мансарды) с вертикальными стен-
стенками между скатами крыши и помещением мансарды скаты крыши дол-
должны быть утеплены до самого карниза.
* Если по нему устраивается дополнительная гидроизоляция, или он выполнен из
материала с закрытыми порами.
1.3. Указания по теплозащите
Определение общего коэффициента теплопередачи Uu
соответствующего общего сопротивления теплопередаче R
вблизи балок рядом с вентилируемыми воздушными прослойками
В случае сечений с воздушными прослойками для расчета общего коэффи-
коэффициента теплопередачи (величины U) и соответствующего общего сопротив-
сопротивления теплопередаче R вблизи ребер из другого материала необходимо при-
принимать в расчет те участки конструкций, которые показаны на рис. 1.23 в
зависимости от устройства слоя утеплителя.
вентилируется
Рис. 1.23. Устройство
слоя утеплителя
1.3.2..Среднее значение величины U
Ограждающая конструкция часто состоит из частей с различными коэффи-
коэффициентами теплопередачи.
Стена: плоскость стены — ниша — откос.
Крыша: стропильные ноги — пространство между стропильными нога-
ногами.
Рис. 1.24. Среднее значение вели-
величины U
Среднее значение величины С/таких ограждающих конструкций рассчи-
рассчитывается по формуле:
Если требуется рассчитать среднее значение величины tf балочного чер-
чердачного перекрытия с балками и межбалочным заполнением, то можно вме-
вместо площадей нижних плоскостей балок и межбалочного заполнения при-
применять в расчетах только их ширину, т.к. длина этих элементов одинакова.
|Г40 L Теплозащита
Рис. 1.25. Средняя величина U
Средняя величина Uрассчитывается в этом случае следующим образом:
_игь,+и2-ь2
Таблица 1.2. Расчетные значения сопротивлений теплопередаче R воздушных про-
прослоек 1К
Положение воздушной
прослойки
Вертикальная
Горизонтальная
Толщина воздушной
прослойки, мм
10-20
>20до500
10-500
Сопротивление
теплопередаче R, м2- К/Вт
0,14
0,17
0,17
"Значения справедливы для воздушных прослоек, которые не связаны с наружным
воздухом, и для воздушных прослоек в многослойных кирпичных стенах по DIN
1053, часть 1. По DIN 1053 кладка стены считается многослойной, если наружный
слой имеет толщину не менее 90 мм. В этих случаях воздушная прослойка может
быть введена в расчет.
При меньшей толщине наружный слой считается облицовкой по DIN 1053, при
котором воздушная прослойка в расчет не принимается.
1.3.3. Общий энергетический коэффициент
пропускания д
Окна и остекленные двери являются светопрозрачными конструкциями. Так
как они пропускают свет, они пропускают также и тепло в особенности в
форме теплового излучения.
Пропускание энергии оценивается энергетическим коэффициентом про-
пропускания g. Так, например, энергетический коэффициент пропускания рав-
равный 0,7 означает, что через окно проходит 70% падающей на него энергии.
Низкие коэффициенты энергетического пропускания требуются:
Летом: снаружи — во внутрь;
Этим должен предотвращаться перегрев воздуха в помещении.
Зимой: изнутри — наружу;
Этим должны предотвращаться слишком большие теплопотери.
Это достигается с помощью:
1.3. Указания по теплозащите
Летом:
• Установки солнцезащитных устройств таких, как маркизы, жалюзи, сол-
солнцезащитные перголы и навесы;
• Нанесением отражающего слоя на наружное стекло со стороны межсте-
межстекольного пространства.
Рис. 1.26. Нанесение отра-
отражающего слоя снаружи
Зимой:
нанесение отражающего слоя на внутреннее стекло со стороны межсте-
межстекольного пространства.
солнечная
энергия
Рис. 1.27. Нанесение отра-
отражающего слоя изнутри
энергия
внутреннего
пространства
С помощью нанесения отражающего слоя большая часть поступающей
тепловой энергии будет отбрасываться обратно в помещения, т.е. будет от-
отражена и останется в воздухе помещения.
Таблица 1.3. Общий энергетический коэффициент пропускания g
Строка
1
1.1
1.2
2
3
Остекление
Двойное остекление из обычного оконного стекла
Тройное остекление из обычного оконного стекла
Стеклоблоки
Многослойное остекление со специальными стеклами
(теплозащитные, солнезащитные стекла °)
g
0,8
0,7
0,6
0,2 до 0,8
!> Общие энергетические коэффициенты пропускания g специальных стекол могут
быть различны в зависимости от окраски, напыления или обработки поверхнос-
поверхностей.
1. Теплозащита
Нанесение отражающего слоя на наружное стекло происходит тогда,
когда необходимо обеспечить защиту от слишком сильного солнечного об-
облучения. Нанесение такого слоя на внутреннее стекло необходимо тогда
когда требуется пропускать тепловое излучение снаружи, но отбрасывать
тепло внутреннего пространства обратно в помещение.
Таблица 1.4. Коэффициенты, учитывающие уменьшения поступления тепловой энер-
энергии в помещение за счет стационарных солнцезащитных устройств (СЗУI}.
Строка
1
2
3
2.1
2.2
2.3
3.1
3.2
4
5
Наличие СЗУ
Без СЗУ.
Внутренние или расположенные
между стеклами2).
Белые или отражающие поверхности
с малым светопропусканием3).
Светло-окрашенные с малым
светопропусканием 3).
Темная окраска с большим пропусканием3).
Наружние
Жалюзи, а также материалы с низким
светопропусканием
Жалюзи, а также материалы с высоким
светопропусканием 3).
Козырьки, лоджии
Маркизы, обычные
Понижающий
коэффициент Fc
1,0
0,75
0,80
0,90
0,25
0,40
0,50
0,50
1) Солнцезащитное устройство должно быть стационарным, т.е. прочно смонтиро-
смонтированным. Декоративные занавески не считаются солнцезащитными устройствами.
2) В зависимости от типа СЗУ рекомендуется более точное определение действия
этого устройства, т.к. могут быть и более низкие значения. При отсутствии более
точных сведений следует применять менее выгодные значения.
3) Светопропускание СЗУ ниже 10% считается малым, а выше 30%, высоким.
Таблица 1.5. Расчетные значения коэффициентов теплопередачи для остекления Uy,
а также окон и остекленных дверей включая оконные рамы Ur
Строка
1
1.1
Вид и описание
остекления
Остек-
Остекление !)
Вт/м2К
Обычное стекло
Обычное остекление
Окна и двери с окнами,
включая рамы U? для
группы материалов рам2).
Вт/м2К
1
5,8
2,1
2,2
2,3
5,2
3
Таблица 1.5. Продолжение
1.3. Указания по теплозащите
Строка
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
1.10
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
Вид и описание
остекления
Стеклопакет однокамер-
однокамерный с воздушной прос-
прослойкой от 6 до 8мм
То же от 8 до 10мм
То же от 10 до 16мм
Стеклопакет двухкамер-
двухкамерный с воздушными прос-
прослойками от 6 до 8мм
То же от 8 до 10мм
То же от 10 до 16мм
Двойное остекление с
расстоянием между
стеклами 20-100мм
Двойное остекление из
обычного стекла и одно-
однокамерного стеклопакета
(воздушная прослойка
10-16мм) с расстоянием
между стеклом и стекло-
пакетом 20-100мм
Двойное остекление из
двух стеклопакетов
(однокамерных) (воздуш-
(воздушная прослойка от 10 до
16 мм) с расстоянием
между стеклопакетами
от 20-100мм
Остек-
Остекление 1)
"у
Вт/м'К
3,4
3,2
3,0
2,4
2,2
2,1
2,8
2,0
1,4
2,9
2,8
2,6
2,2
2,1
20
2S
1,9
1,5
Окна и двери с окнами,
включая рамы Uf для
труппы материалов рам2).
Вт/м'-К
3,2
3,0
2,9
2,5
2,3
2,3
2,7
2,2
1,8
3,3
3,2
3,1
2,6
2,5
2,4
2,9
2,4
1,9
3,6
3,4
3,3
2,9
2,7
2,7
3,2
2,6
2,2
4,1
4,0
3,8
3,4
3,3
42
17
3,1
2,7
При применении специальных стекол
Коэффициенты теплопе-
теплопередачи Uw для специаль-
специальных стекол установлены
на основе данных испы-
испытаний признанных
лабораторий.
3,0
2,9
2,8
2,7
2,6
2,5
2,4
2,3
2,2
2,1
2,0
1,9
2,6
2,5
2,5
2,4
2,3
2,3
2,2
2,1
2,1
2,0
1,9
1,8
2,9
2,8
2,7
2,7
2,6
2,5
2,5
2,4
2,3
2,3
2,2
2,1
3,1
3,0
2,9
2,9
2,8
2,7
2,6
2,6
2,5
2,4
2,4
2,3
3,3
3,2
3,2
3,1
3,0
3,0
2,9
2,8
2,7
2,7
2,6
2,5
3,8
3,8
3,7
3,6
3,6
3,5
3,4
3,4
3,3
3,2
3,1
3,1
iff 44 I- Теплозащита
Таблица 1.5. Продолжение
Строка
2.13
2.14
2.15
2.16
2.17
2.18
2.19
2.20
2.21
3
Вид и описание
остекления
Стена из стеклоблоков.
Остек-
Остекление !)
Вт/м2К
]
]
1
]
]
1,8
U7
1,6
1,5
1,4
1,3
1,2
1,1
1,0
]
]
]
1,8
и
1,6
1 6
1,5
1,4
1,4
1,3
1,2
Окна и двери с окнами,
включая рамы Ur для
группы материалов рам ®.
Вт/м2К
2,0
2,0
1,9
1,8
1,8
1,7
1,6
1,6
1,5
2,2
2,2
2,1
70
1,9
1,9
1,8
1,7
1,7
2,5
2,4
2,3
Т\
2,2
2,1
2,0
2,0
1,9
3,0
2,9
2,9
2,8
2,7
2,7
2,6
2,5
2,4
3,5
0 В случае окон, у которых площади переплетов, составляют не более 5% от площа-
площади проема (например витрины) можно применять в качестве коэффициента тепло-
теплопередачи UF коэффициент Uv (одного остекления без учета переплетов).
2) Подразделение оконных рам по группам материалов 1-3 следует производить сле-
следующим образом:
Группа 1: Окна с рамами из дерева, пластика и комбинации древесины (напри-
(например деревянные рамы с аллюминевым покрытием); Рамы с UK< 2,0
Вт/м2 К.
Группа 2.1: Окно с рамами из теплоизолированных металлических или бетонных
профилей; рамы с 2,0 < Up< 2,8 Вт/м2К.
Группа 2.2: То же при 2,8 < UR< 3,5 Вт/м2 • К.
Группа 2.3: То же при 3,5 < UR< 4,5 Вт/м2 • К.
Группа 3: Окна с рамами из бетона, стали и аллюминия с UR>4,5 Вт/м2-К.
1.4. Указания норм по теплозащите
1.4.1. Метод по ограждающим конструкциям
(поэлементный)
При использовании этого метода необходимо показать, что общие коэф-
коэффициенты теплопередачи (величины U) приведенных в таблице 1 огражда-
ограждающих конструкций не превышается. Таким образом, метод по ограждаю-
ограждающим конструкциям сводится к определению трансмиссионных теплопотерь
(теплопотерь через ограждающие конструкции). Теплопотери за счет про-
проветривания (вентиляции) и внутренние теплопоступления при этом не учи-
учитываются. Метод может применяться в жилых зданиях
< 2 полных этажей
< 3 квартир
поэтому он применим для большинства одно- и двухсемейных домов.
1.4. Указания норм по теплозащите
В этом методе солнечные теплопоступления через окна и окна в двер-
дверных проемах не показываются отдельно, а учитываются в эквивалентной
величине ?/дляокон, Umtq?.
Величина UmeqF означает, что при учете ориентации окна и соответству-
соответствующих теплопоступлениях все окна можно сравнивать по их величине U.
В величине U F кроме ориентации учитывается также величина отдель-
отдель"meqF*
ных окон.
Таблица 1.6. Допустимые коэффициенты теплопередачи для отдельных наружных
ограждающих конструкций в малых зданиях: < 2 полных этажей; < 3 квартир
Строка
1
2
3
4
Ограждающая конструкция
Наружные стены
Окна и двери с окнами, а также окна
в мансардах
Перекрытия под неотделанными (неота-
(неотапливаемыми чердаками и покрытия и
перекрытия включая откосы крыш),
которые отделяют помещения от
наружного воздуха сверху или снизу
Перекрытия над подвалами, стены
и перекрытия, отделяющие неотапли-
неотапливаемые помещения, а также перекрытия
над подпольями и цокольные стены
Макс.коэффициент
теплопередачи U
вВт/м2-К
С^<0,50!>
UD<0,22
UG<0,35
!) Требование считается выполненным, если кладка имеет толщину d = 36,5см и
А=0,21Вт/м-К.
2) Средний эквивалентный коэффициент теплопередачи Umeq F соответствует одно-
одному, усредненному по всем окнам и дверям с окнами, коэффициенту, причем сол-
солнечные теплопоступления взяты с учетом ориентации этих светопроемов.
um
* В этой формуле индексы S,O,W,N означают ориентации Юг, Восток, Запад, Се-
Север, (eq — эквивалентный, m — средний, F — окно).
/. Теплозащита
никаких
рекомендаций
неотап-
неотапливаемое
14*.
никаких рекомендаций 14
отапливаемое ц
никаких рекомендаций
-никаким рекомендаций
рекомендаций
никаких рекомендаций
Рис. 1.28. Соответствующие величины U.
1.4.2. Метод энергетического баланса
Как видно из названия метода, он должен показать, что в год (по латыни
год - annus) не превышается определенная величина энергии, которую не-
необходимо затратить на отопление. Значения величин ?/отдельных элемен-
элементов могут не соответствовать нормативным. Проектировщик сам может оп-
определять, какие ограждающие конструкции (наружные стены, окна,
перекрытия, крыша) будут наиболее энергоэкономично утеплены. Ему даже
разрешается выбирать, как он будет экономить энергию: за счет теплопере-
теплопередачи через конструкции или за счет потребностей в тепле при вентиляции
помещений. Годовая потребность в тепловой энергии на отопление может
быть определена из расчета на 1м3 объема сооружения (V) или на 1м2 полез-
полезной площади i4N.
Единица: кВт • ч/м3тод Единица: кВт • ч/м2тод
Для зданий с высотой этажа в свету не более 2,60 м можно считать, что:
i4N = 0,32 ¦ V Единица: м2
Так как потребность в тепловой энергии зависит не только от отаплива-
отапливаемых объемов сооружения, но и от площади их теплопередающих конст-
1.4. Указания норм по теплозащите
рукций, то в расчеты вводится также отношения площади наружных ограж-
ограждающих конструкций А к отапливаемому объему здания К.
Компактные, кубические формы здания с точки зрения теплоэнергети-
теплоэнергетики более предпочтительны, чем вытянутые длинные или расчлененные фор-
формы.
Метод энергетического баланса можно применять всегда, однако он яв-
являются обязательным для зданий выше 2-х полных этажей или имеющих 3
и более квартиры.
Таблица 1.7. Максимальные значения годового энергопотребления на отопление,
отнесенные к отапливаемому объему здания К,или к полезной площади А^, в зависи-
зависимости от отопления А/ V.
A/V
в м-1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
>1,05
Максимальное годовое энергопотребление
о*,,"
отнесенное к V
вкВт-ч/м'тод
17,3
19,0
20,7
22,5
24,2
25,9
27,7
29,4
31,1
32,0
отнесенное к А^
кВт-ч/м2тод
54,0
59,4
64,8
70,2
75,6
81,1
86,5
91,9
97,3
100
Промежуточные значения получаются с помощью следующих уравне-
уравнений:
1) О'н= 17,32-A/V+ 13,82 кВт-ч/м3тод
2) Q"H = Q'H/Q,32 кВт-ч/м3тод
А - площадь наружных ограждающих конструкций отапливаемого зда-
здания со всех сторон.
V— отапливаемый объем здания
Как Л, так и К определяется по наружным размерам включая слои теп-
теплоизоляции.
1.4.2.1. Годовая потребность в тепловой энергии QH
при отдельном определении солнечных теплопоступлений
QH = °'9(бт + Q\) -Qi-Qs Единицы кВт ¦ ч/год
1. Теплозащита
0,9 — коэффициент, учитывающий то, что не все отапливаемые поме-
помещения используются и вентилируются одновременно.
QT - потребность в тепловой энергии на возмещение тегоюпотерь за счет
теплопередачи через ограждающие конструкции в наружный воздух или в
грунт. Потребность в тепле на восполнение теплопотерь за счет теплопере-
теплопередачи включает учет теплопроводности, тепловой радиации и конвекции.
QL — потребность в тепловой энергии в кВт • ч/год на восполнение теп-
теплопотерь, сопровождающих воздухообмен через открытые окна, неплотно-
неплотности в окнах, через наружные двери, а также через приточные и вытяжные
вентиляционные устройства.
Q, - внутренние теплопоступления в кВт • ч/год за счет использования
машин и приборов, искусственного освещения, а также за счет тепловыде-
тепловыделения людей.
Qs - солнечные теплопоступления в кВт • ч/год за счет солнечного облу-
облучения выходящих наружу светопрозрачных ограждающих конструкций, та-
таких, как окна и остекленные двери.
1.4.2.2, Потребность в тепловой энергии на возмещение
теплопотерь за счет теплопередачи через ограждающие
конструкции QT
Единица: кВт • ч/год
При отдельном учете солнечных теплопоступлений такая потребность в
тепловой энергии определяется по формуле:
>4W- площадь наружных стен, в мансардном этаже сюда включаются
площади вертикальных стенок, отделяющих помещение от скатов кровли;
(между ними образуется неотапливаемое неутепленное пространство).
Длина определяется по всем направлениям и по наружным размерам зда-
здания, включая внешние оболочки и воздушные прослойки.
В качестве высоты следует принимать:
- При наличии отапливаемого подвала и мансардного этажа:
от нижней поверхности (UK) плиты пола подвала до верхней поверх-
поверхности (ОК) кровли.
- При неотапливаемом подвале и неотапливаемом чердаке:
от UK плиты перекрытия над подвалом до ОК перекрытия верхнего
этажа.
AG - площадь ограждающих конструкций здания в грунте, если они не
граничат с наружным воздухом. Она определяется по наружным размерам
здания.
Считается площадь пола на земле или, в случае неотапливаемых подва-
подвалов, - перекрытия над по валом.
1.4. Указания норм по теплозащите 4SM§
OK-OI
мет указаний
не огаплива-
Рис. 1.29. Соответствующие высоты и площади.
Если подвалы отапливаются, то при определении AG наряду с площадью
AG в подвале следует учитывать также площадь стен, соприкасающихся с
грунтом в тех местах, где нет подвала.
AF— площадь светопроемов (окон, остекления в дверях, окон в мансар-
мансардах) которые определяют отапливаемые помещения от наружного воздуха.
Она определяется по размерам проемов «в свету».
AD— граничащая с наружным воздухом площадь утепленной крыши или
чердачного перекрытия (в случае холодных чердаков).
ADL— площадь перекрытий над неотапливаемыми подвалами и проезда-
проездами.
ААВ - для ограждающих конструкций отделяющих отапливаемые поме-
помещения от помещений с значительно более низкими температурами, как
например лестничные клетки, склады.
?/w, UF, UD, UG, ?/DL, ?/AB — величины U соответствующих ограждающих
конструкций.
Следует учитывать, что при отдельном учете солнечных теплопоступле-
ний для окон определяется только величина Uдля окна, а не эквивалентная
величина U окна.
Коэффициент 0,8 означает, что из-за солнечного облучения величина U
должна браться в расчет только на 80%. Этот коэффициент относится так-
также к вертикальным стенам мансард, отделяющих внутреннее пространство
от неотапливаемых застрех кровли.
Коэффициент 0,5 означает, что величина ^должна браться в расчет толь-
только на 50%, так как температура в помещении подвалов, и соответственно
температура грунта, а также в помещениях с более низкими температурами
(лестничные клетки, склады) выше, чем температура наружного воздуха.
/. Теплозащита
Коэффициент 84 — коэффициент, учитывающий величину градусо-су-
ток отопительного периода, равную 3500, которая соответствует характер-
характерному географическому месту для всей Германии — городу Вюрцбургу.
Величина градусо-суток отопительного периода соответствует величи-
величине, принятой в Российских Нормах и равна произведению числа суток ото-
отопительного периода и средней годовой разности температур внутреннего
воздуха и наружного воздуха за этот период. В Германии в отопительный
период включены дни со среднесуточной температурой наружного воздуха
ниже +12°С (В России - ниже +8°С).
3500-^. 24^
^
84
1000
Здесь К— градусы Кельвина;
d — сутки;
а - год;
24 — часа в сутках.
1.4,2.3 Потребность в тепловой энергии на восполнение
теплопотерь, сопровождающих воздухообмен QL
Единица кВт-ч/год.
Потребность в тепловой энергии на восполнение теплопотерь, сопро-
сопровождающих проветривание и вентиляцию учитывает многие факторы.
GL = 0,34-84-/3-KL
0,34 - коэффициент, выражающий удельную теплоемкость и плотность
воздуха.
с • р = 1000 Дж/(кг • К) • 1,25 кг/м3 = 1250 Дж/м3 • К
с-/? = 0,34Вт-ч/м2-К
84 - коэффициент, учитывающий градусо-сутки отопительного периода.
Р — скорость воздухообмена 1/h = h1 A/час = час1)
В случае обычных эксплуатируемых помещений можно исходить из того,
что воздух в помещении за час заменяется наружным воздухом на 80%.
Поэтому величина р принята равной 0,8.
VL— расчетный объем воздуха.
Если принимать р = 0,8, то QL= 22,85 Vv
Далее следует, что KL= 0,8 К
V— отапливаемый объем здания на основе наружных размеров здания.
Таким образом получается, что потребность в тепловой энергии на вос-
восполнение теплопотерь, связанных с воздухообменом, в зависимости от отап-
отапливаемого объема здания равна:
1.4. Указания норм по теплозащите
QL=18,28-K
При использовании:
• механической вентиляционной установки без рекуперации тепла (вы-
(вытяжная вентиляция)
OL = 0,95-18,28-K
• механической вентиляционной установки с рекуперацией тепла (но без
теплонасоса), если на каждый затраченный кВт • ч энергии будет полу-
получено не менее 5 кВт • ч полезного тепла:
QL = 0,8-18,28- V
• теплового насоса, если на каждый затраченный кВт • ч энергии будет
получено не менее 4 кВт • ч полезного тепла:
QL = 0,8 -18,28 -К
1.4.2.4. Используемые внутренние тепловыделения Qf
Единица: кВт • ч/год
Тепловыделения уменьшают потребность в тепловой энергии на воспол-
восполнение теплопотерь через ограждающие конструкции и связанных с возду-
воздухообменом.
Каждый замечал, что перед началом какого либо мероприятия в зале тем-
температура воздуха кажется не слишком комфортной, тогда, как через несколь-
несколько часов после заполнения зала людьми и работы прожекторов, хочется уже
снять с себя часть одежды, и хотелось бы, чтобы было бы прохладнее.
Тепловыделения внутри здания происходит за счет:
• пребывания людей
• использования машин и приборов
• искусственного освещения.
Внутренние тегаюпоступления Qx можно рассчитать по формуле:
Q, = 8,0 • V Единица: кВт • ч/год.
Внутренние поступления могут быть получены не только через объем
помещений V, но и, как это принято в жилищном строительстве, через по-
полезную площадь в здании (AN).
При высоте помещений в свету 2,60м.
Q, = 25 • А Единица: кВт • ч/год.
Здесь AN = 0,32 V
Для помещений бюро и административных зданий:
WS2 1. Теплозащита
Q, = 31,25 • As Единица: кВт • ч/год.
1.4.3. Солнечные теплопоступления Os
Единица: кВт ¦ ч/год.
Теплопоступления в помещение обусловлены не только присутствием
людей, но также и поступают снаружи вследствие воздействия солнечных
лучей. Радиационная составляющая солнечной энергии способствует обо-
обогреву помещений зимой. В солнечные зимние дни мы особенно сильно чув-
чувствуем это радиационное тепло внутри помещения у южных окон.
Солнечные теплопоступления Qs могут быть определены отдельно или
через эквивалентную величину С/окон.
1.4.3.1.Отдельное определение солнечных теплопоступлений
Qs = 0,46 • / • gF • AF Единица: кВт • ч/год.
0,46 - коэффициент, который учитывает средний коэффициент исполь-
использования, а также коэффициенты пропускания светопроемов, учитывающие
наличие переплетов и различных затеняющих факторов (балконы, козырь-
козырьки и т.п.)
/- солнечная радиация за год в зависимости от ориентации:
Южная ориентация: /s = 400 кВт • ч/м2 • год
Ориентация восток/запад: /0/w = 275 кВт • ч/м2 • год
Северная ориентация: /N = 160 кВт • ч/м2 • год
AF— площадь окон в зависимости от ориентации
g — общий энергетический коэффициент пропускания остекления
gF-gF = g-Fc
Fc— коэффициент пропускания солнцезащитных устройств (СЗУ). (при
отсутствии C3YFC= 1)
Как уже было указано, солнечные теплопоступления уменьшают годо-
годовую потребность в тепловой энергии на отопление.
Она определяется по формуле:
В величину теплопотерь через ограждающие конструкции QT входят окна
с их величиной U: U? • A.
1.4ш3.2.Учет солнечных теплопоступлений в значении
коэффициента теплопередачи окон, k
Определять полезные теплопоступления через эквивалентный коэффици-
коэффициент теплопередачи окон UeqF можно по формуле:
Ueq F=UF-gF-SF Единица: Вт/м2 • К.
1.5. Указания Норм по теплозащите (WSChVO) 531|
eq - эквивалент означает сравнимые величины U с учетом ориентации
по странам света, т.е. как если бы все окна получали одинаковое облучение
солнцем.
UF - величина Г/окна.
g?-gF = g-Fc
g - общий энергетический коэффициент пропускания остекления
Fc— понижающий коэффициент за счет СЗУ.
SF- коэффициент солнечных теплопоступлений.
При южной ориентации: Sv = 2,40 Вт/м2 • К
При восточной/западной ориентации: »Ур = 1,65 Вт/м2 • К
При северной ориентации: SF = 0,95 Вт/м2 • К
В граничных случаях, как, например северо-восток (N0), юго-восток
(OS) или юго-запад (SW) следует принимать в качестве коэффициента сол-
солнечных теплопоступлений меньшее его значение.
Индексы: т = средняя величина; F= окно
eq = эквивалентная; S = юг; O/W = восток/запад; N = север.
Таким образом для всех окон можно получить единую и поэтому экви-
эквивалентную (сравнимую) среднюю величину U.
В ней учитывается:
• Величина САокна
• Общий энергетический коэффициент пропускания окон
• Ориентация окон по странам света с соответствующими тегоюпосгуплениями
• Размеры окон
При учете солнечных теплопоступлений в величине Uokoh годовая по-
потребность в тепловой энергии на отопление определяется по формуле:
Если солнечные теплопоступления рассчитываются через величины U
окон, то отпадает величина Qs, и годовая потребность в энергии на отопле-
отопление равна:
1.5. Указания Норм по теплозащите (WSChVO)
1.5.1. Указания относительно солнечных
теплопоступлений
1. Ориентация по странам света.
Для установления ориентации по странам света допускается отклонение
не более чем 45° перпендикуляра к плоскости окна от данной базовой
ориентации. В граничных случаях, например северо-восток (N0), юго-
запад (SW) действительна меньшая ве ичиня
1. Теплозащита
s , >45О Рис. 1.30. Установление ориентации
2. Составляющие плоскости окна.
Составляющие от окон учитываются на фасаде только если их площадь
составляет не более 2/3 (=66,7%) площади фасада.
3. Стеклянная составляющая дверей.
В наружных дверях солнечные теплопоступления учитываются только в
том случае, если остекление составляет более чем 60% от общей площа-
площади дверного проема.
4. Окна в кровле.
Окна в кровле при уклоне более 15° рассматриваются как окна в верти-
вертикальных поверхностях.
При уклонах кровли менее 15° эти окна следует рассматривать как окна
в стене восточной или западной ориентации.
5. Затенение окон.
Если окна преимущественно затенены то следует их рассматривать как
окна в стенах северной ориентации.
6. Сборные здания.
В случае сборных зданий для окон всех ориентации следует принимать
восточную/западную ориентацию.
1.5.2.Прочие указания Норм по теплозащите (WSChVO).
1. Напольное отопление (и панельное отопление в стенах и потолке).
В случае устройства панельного отопления (например напольное ото-
отопление) в ограждающих конструкциях, которые отделяют отапливаемое
помещение от:
• наружного воздуха
• грунта
• частей зданий с значительно более низкими температурами, тепло-
теплопередача (величина U) не должна превышать 0,35 Вт/м2- К.
При этом в расчет вводятся только слои ниже (с наружной стороны от)
плоскости отопления.
- минеральный войлок
плита пола гидроизоляция
Il!L!!!l!L"!!!!!*l'r~ выравнивающий слой
Рис. 1.31. Определяющие слои
7.5.
5. Указания Норм по теплозащите (WSChVO) 551|
2. Ниши для отопительных приборов.
Коэффициент теплопередачи (величина U) наружных стен в местах рас-
расположения ниш для отопительных приборов (величина U) не должен
превышать значения f/для остальной площади стен.
•: -Л.
Рис. 1.32. Ниша для отопительного
прибора
U
3. Обратная сторона отопительного прибора.
Если отопительные приборы установлены у плоскостей окон, выходя-
выходящих наружу, то на обратной стороне отопительного прибора следует ус-
устанавливать соответствующий не демонтирующийся экран.
Величина {/такого экрана не должна превышать 0,9 Вт/м2 • К, а для окна
она не должна быть более 1,5 Вт/м2 • К.
'J. ¦ !.5 В;-44 <
У.
'- 0.9 Вт ч2- К
Рис. 1.33. Обратная сторона отопи-
отопительного прибора
4. Остекление.
Окна и дверное остекление в тегоюобменивающих конструкциях долж-
должны быть по меньшей мере с двойным остеклением.
Исключение: Остекление большой площади, как, например витрины.
5. Наружная оболочка — фасадные плиты.
Наружная оболочка: d> 90 мм =» воздушная прослойка и наружная обо-
оболочка могут быть введены в расчет.
Облицовка: d < 90 мм =» воздушная прослойка и облицовка не могут быть
введены в расчет.
6. Кожухи для жалюзи.
В месте расположения кожуха для жалюзи коэффициент теплопередачи
(величина U) не должна превышать 0,6 Вт/м2 • К.
Рис. 1.34. Кожух для жалюзи
zul. U<0,6 Вт/м2- К
1. Теплозащита
7. Крыши.
Для плоскостей крыш и чердачных перекрытий, а также для вертикаль-
вертикальных стенок, отделяющих помещение мансарды от холодных застрех кры-
крыши, коэффициенты теплопередачи UD и J7W вследствие воздействия сол-
солнечного облучения должны быть уменьшены умножением на
коэффициент 0,8.
8. Ц)унт под зданием.
Для грунта под зданием коэффициент теплопередачи UG необходимо
умножать на коэффициент 0,5.
9. Части зданий с более низкими температурами.
Для ограждающих конструкций, отделяющих части здания с более низ-
низкими температурами (например лестничные клетки, складские помеще-
помещения) от жилых или рабочих помещений коэффициенты теплопередачи
(величины U) — J/дз могут умножаться на коэффициент 0,5.
Эти конструкции при расчете отношения А/Уне учитываются.
10. Проницаемость щелей и неплотностей.
Коэффициенты, учитывающие воздухопроницаемость щелей и неплот-
неплотностей а в окнах и остекленных наружных дверях в отапливаемых поме-
помещениях не должны превышать значений, приведенных в табл.1.8.
Таблица 1.8. Коэффициенты проницаемости щелей и неплотностей для окон и на-
наружных остекленных дверей а также обычных наружных дверей.
Число этажей
Здания до 2 полных этажей включительно
Здание более 2 полных этажей.
Коэффициент проницаемости
щелей и неплотностей а в м3/час - м
при высоте здания м
до8
2,0
до 20
1,0
до 100
1,0
11. Облицовки, обшивки.
Если передающие тепло ограждающие поверхности облицованы или
другим способом обшиты с устройством стыков между элементами об-
обшивки, то необходимо предусмотреть воздухонепроницаемый слой по
всей плоскости такой поверхности (ветрозащитная пленка под кро-
кровельной обшивкой).
12. Зимние сады.
При наличие неотапливаемых остекленных пристроек (зимние сады)
эквивалентные коэффициенты теплопередачи U^F, UF и tfw этих, выхо-
выходящих на фасад:
1.6. Летняя теплозащита 57j|
• окон
• остекленных дверей, а также величины U
• наружных дверей
• наружных стен
могут быть уменьшены с помощью следующих коэффициентов CTD.
Остекленные пристройки с
• обычным одинарным остеклением: CTD=0,7
• однокамерными стеклопакетами или двойным остеклением: CTD=0,6
• теплозащитным остеклением: CTD=0,5
?/v<2,0Bt/m2-K
Рис. 1.35. Понижающие коэффициенты
13. Здания с двойными, разделяющими жилые единицы, стенами.
В зданиях с двумя, разделяющими жилые единицы, стенами (например
в рядовых отсеках домов блокированного типа) необходимо дополни-
дополнительно к прочим требованиям обеспечить выполнение следующего тре-
требования к коэффициенту теплопередачи плоскости фасада включая окна
и остекленные двери:
U^+f = ^Л+^рЛ < 1Д)Вт/м2. к
Это требование относится также к до 50% площадей обычных, проре-
прорезанных проемами, ограждающих конструкций.
14. Слои под гидроизоляцией.
Если под гидроизоляцией находится еще какие-либо слои конструкции
(например слой тощего бетона), то их не следует учитывать при расчете
(указания DIN).
1.6. Летняя теплозащита
Тогда как для зимней теплозащиты центральное значение имеет теплопро-
теплопроводность. Для летней теплозащиты важную роль играет тепловая радиация.
Передача тепла за счет теплопроводности п оисходит преимущественно в
1. Теплозащита
непрозрачных ограждающих конструкциях, таких, как стены, передача за
счет тепловой радиации ограничена исключительно прозрачными, т.е. све-
топропускающими конструкциями, такими, как окна.
Тепловые лучи попадающие на какое-нибудь тело например на окно,
могут быть:
• отражены
• поглощены
• пропущены.
1.6.1. Общий энергетический коэффициент
пропускания д
Радиационная составляющая, которую пропускает остекление, определя-
определяется общим коэффициентом энергетического пропускания g. Обычные стек-
лопакеты имеют относительно высокий общий коэффициент энергетичес-
энергетического пропускания. Он равен 0,7-0,8. То есть такое остекление пропускает в
помещение от 70% до 80% падающей на него тепловой радиационной со-
составляющей. Тогда, как зимой тепловое излучение в солнечные дни являет-
является фактором, положительно влияющим на энергопотребление, летом оно
может привести к неприятному перегреву помещений.
Если хотят летом избежать нежелательного перегрева помещений, то для
этого существует две возможности:
1. Применение солнцезащитных стекол с общим коэффициентом энерге-
энергетического проницания 0,4 и менее.
2. Устройство солнцезащиты, такой как жалюзи, маркизы и т.п.
Солнцезащитные стекла задерживают нежелательную жару, однако зи-
зимой они имеют недостаток в том, что они так же отражают радиационное
тепло и не способствуют нагреву помещений за счет солнца. Регулируемые
солнцезащитные устройства позволяют зимой пропускать в помещение теп-
тепловую радиацию солнца, а летом удерживать ее от попадания в помещение.
Вертикальный Горизонтальный
разрез разрез
запад
Рис. 1.36. Регулируемые солнцезащитные устройства
1.6. Летняя теплозащита 59jj|
Приближенно следует установить, что прямого облучения окна солнцем
не происходит. Если это так, то:
при восточной или западной ориентации ft > 85е; у> 115е
при южной ориентации /J > 50°
Таблица 1.9. Общий коэффициент энергетического пропускания остекления
Строка
1 1.1
1.2
2
3
Остекление
Двойное остекление из оконного стекла
Тройное остекление из оконного стекла
Стеклоблоки
Многослойное остекление со специальными
стеклами (теплозащитные стекла, солнце-
солнцезащитные стеклаH
g
0,8
0,7
0,6
0,2 до 0,8
1) Общие коэффициенты энергетического пропускания g специальных стекол мо-
могут быть различными в зависимости от окраски, напыления и обработки поверхно-
поверхностей.
Таблица 1.10. Понижающие коэффициенты Fc для стационарных солнцезащитных
устройств1*
Строка
1
2
2.1.
2.2.
2.3.
3
3.1.
3.2.
4
5
Наличие, тип и характеристика СЗУ
При отсутствии СЗУ
Внутренние или в межстекольном пространстве2*
Белые или отражающие поверхности с незначи-
незначительной прозрачностью3*
Светлая окраска с незначительной прозрачностью3*
Темные цвета и высокая прозрачность3*
Наружние
Жалюзи и материалы с низкой прозрачностью3*
Жалюзи и материалы с повышенной прозрач-
прозрачностью3*
Навесы, лоджии
Маркизы, обычные
Понижающий
коэффициент Fc
1,0
0,75
0,80
0,90
0,25
0,40
0,50
0,50
'* СЗУ должны быть прочно смонтированы. Декоративные занавеси не считаются
солнцезащитными устройствами.
2) В зависимости от вида и конструкции устройства рекомендуется более точное
определение его влияния, т.к. могут получиться более выгодные значения. Без та-
такого определения следует принимать наиболее невыгодные значения.
3) Прозрачность СЗУ ниже 10% считается малой, выше 30% — повышенной.
1. Теплозащита
Для летней теплозащиты определяющими являются:
• Величина площади окон AF (светопрозрачные части)
• Общий коэффициент энергетического пропускания g этих окон
• Вид и эффективность СЗУ Fc;
Если действуют сразу несколько солнцезащитных устройств, то:
г =2-F -F • F
• Доля площади остекления от площади проемов по всей площади наруж-
наружных стен
Л W +F
AF - площадь окон
y4w — площадь наружных стен
^f+w "" сУыма- площадей окон и стен
• Теплонакопление ограничивающих помещение внутренних конструк-
конструкций, т.е. их поверхностная плотность в кг/м2.
• Возможности вентиляции
• Теплопроводность непрозрачных конструкций (стен, перекрытий)
• Цветовая отделка наружных поверхностей
светлые поверхности отражают;
темные поверхности поглощают тепловую энергию.
1.6.2. Вентиляция в зависимости от ориентации
по странам света
Для летней теплозащиты необходимо, чтобы произведение #Р-/не превы-
превышало приведенных в таблице 1.11 значений.
Эти значения зависят от:
1. Ориентации
2. Вида конструкций: легкие-тяжелые
3. Вентиляции:
Ночью не вентилируются.
Это помещения, которые ночью не используются и поэтому не вентили-
вентилируются ни ночью, ни ранним утром, например помещения бюро, школы.
Ночью вентилируются.
Вентиляция ночью и в ранние утренние часы должна обеспечиваться не
менее 2 часов. Это имеет место в большинстве жилых помещений.
Ориентация по странам света.
В качестве северной можно считать ориентацию с отклонением на вос-
восток или запад до 22,5°.
/. 6. Летняя теплозащита 61
Если помещения затенены в течении всего дня, то следует принимать
все значения как для северной ориентации.
Север
Запад
Рис. 1.37. Ориентация
по странам света
Восток
Вид конструкций.
Легкие: т' < 600 кг/м2
Тяжелые: rri > 600 кг/м2
Определяющей является поверхностная масса ограничивающих поме-
помещение внутренних конструкций (внутренних стен, пола, потока) включая
окна.
При этом массы учитываются следующим образом:
• Для внутренних конструкций без слоя утеплителя масса уменьшается в
2 раза.
• Для внутренних конструкций со слоем утеплителя в расчет принимается
только масса тех слоев, которые расположены между поверхностью кон-
конструкции, обращенной в помещение, и слоем утеплителя, однако не ме-
менее половины общей поверхностной массы.
• В случае внутренних конструкций с применением дерева или древесных
материалов эти слои приближенно можно принимать с удвоенной их
массой.
• При определении вида конструкций (легкие или тяжелые), масса внут-
внутренних конструкций берется в отношении к площади наружных стен
включая окна.
1. Теплозащита
Таблица 1.11. Рекомендуемые максимальные значения gF- Fc в зависимости от вида
конструкций и вида естественной вентиляции.
Строка
1
2
Ориентация по странам
света
Северная или затене-
ние в течение всего
ДНЯ
Прочие ориентации
Вид
конструкций
Легкий
ш'^бООкг/м2
Тяжелый
/и'>600кг/м2
Легкие
Тяжелые
Легкие
Тяжелые
Рекомендуемые
максимальные
значения g-f
Вентиляция ночью или в
ранниеутренние часы
Строка
1.1.
1.2.
2.1.
2.2.
Обеспе-
Обеспечено
0,42
0,50
0,17
0,25
Не обеспе-
обеспечено
0,37
0,39
0,12
0,14
Пример:
Жилое помещение с окном на юг.
Внутренняя стена: А = 30м2; d = 24см
с=1200кг/м3
Перекрытие:
Пол:
Наружная стена:
Решение:
Внутренняя стена:
Перекрытие:
•
Пол:
А= 18м2; d= 18см
с = 2400кг/м3
А = 18м2; стяжка d = 6см
с = 1400кг/м3
Av+f= ^м »
тх = 0,24м- 30м2 • 1200кг/м3
тх = 8640 кг
т2 = 0,18м • 18м2 • 2400кг/м3
т2 = 7776 кг
/и3 = 0,06м- 30м2 -НООкг/м3
тъ = 2520 кг
/га = —i ^/га,
2
/72 = 10728кг
Масса внутренних конструкций, отнесенная к площади наружной сте-
стены:
/и1 = 10728 кг/15м2
rri = 715,2кг/м2 > 600кг/м2 => тяжелые конструкции
7.7. Здания с низкими внутренними температурами 631|
Доля площади окон:
•¦ 0,7 • 0,5 • 0,4
/=0,4
F4-
максимально допустимое значение g? •/= 0,25.
Максимально допустимая величина gF* f не превышена. Летний микро-
микроклимат в помещении может расцениваться как хороший.
1.7. Здания с низкими внутренними
температурами
Речь идет о зданиях с внутренними температурами выше +12°С и ниже
+19°С. Эти температуры должны иметь место в здании не менее 4 месяцев в
год.
Таблица 1.12. Максимальные значения годовой потребности в тепле на возмещение
теплопотерь от теплопередачи QT, отнесенные к отапливаемому объему здания в за-
зависимости от соотношения A/V
А/Уъм-1
<0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
>1,0
(Ут!) в кВт • ч/м3-год
6,20
7,80
9,40
11,0
12,60
14,20
15,80
17,40
19,0
1) Промежуточные значения определяются по формуле:
Q\ = 16 • (A/V) + 3,0 в кВт- ч/м3 • год
При определении QT пассивные солнечные теплопоступления не учи-
учитываются.
В случае неутепленных полов величины/G в зависимости от площади
грунта под зданием AG определяются по следующей таблице.
1. Теплозащита
Площадь грунта под зданием AG в м2
< 100
500
1000
1500
2000
2500
3000
5000
>8000
Понижающей коэффициент/G!)
0.50
0.29
0.23
0.20
0.18
0.17
0.16
0.14
0.12
!) промежуточные значения определяются по формуле:
Коэффициент теплопередачи UG полов на грунте не следует принимать
выше 2,0 Вт/м2-К.
Понижающий коэффициент/^ для утепленных полов следует принимать
равным 0,5.
1.8. Строительные изменения существующих
зданий
• При строительном расширении здания хотя бы на одно отапливаемое
помещение или при увеличении отапливаемой полезной площади в су-
существующем здании более, чем на Юм2, для пристраиваемых частей зда-
здания следует выполнять указания Норм по теплозащите (WSchVO).
• При первой пристройке, замене или обновлении наружных ограждаю-
ограждающих конструкций в существующем здании необходимо, чтобы приве-
приведенные в таблице 1 максимальные значения коэффициентов теплопере-
теплопередачи (величины U) не были превышены. При этом уже существующая
теплозащита конструкций не должна быть уменьшена.
Требования к наружным стенам.
Если наружные стены реконструируются путем установки снаружи или из-
изнутри:
• Панелей или т.п. конструкций
• Обшивки
• Облицовки киопичной клалк
1.8. Строительные изменения существующих зданий
• Слоя утеплителя
то их общий коэффициент теплопередачи должен соответствовать строке
16 таблицы 1.13.
Требования к перекрытиям
Если перекрытия холодных чердаков и покрытий, включая скаты крыш,
которые сверху или снизу граничат с наружным воздухом, а также пере-
перекрытия над подвалами, стены и перекрытия, отделяющие неотапливаемые
помещения, перекрытия и стены, граничащие с грунтом — реконструиру-
реконструируются таким образом, что
• Заменяется кровельное покрытие кровлей на относе
• Заменяется облицовка
• Устанавливается слой теплоизоляции
То необходимо выполнять требования строки 3 и 4 табл. 1.13.
Таблица 1.13. Ограничение теплопередачи при первой пристройке, замене и обнов-
обновлении конструкций
Строка
1а
16
2
3
4
Конструкция
Наружные стены
Наружные стены со слоем
утеплителя и с наружной
обшивкой.
Окна, выходящие наружу,
остекленные двери и окна
в крыше.
Перекрытия неутепленных
чердаков и покрытия (вкл.
скаты крыш) ограничиваю-
ограничивающие помещение сверху или
снизу от наружного воздуха.
Перекрытия над подвалами,
стены и перекрытия, отде-
отделяющие неотапливаемые
помещения или граничащие
с грунтом.
Здание с
Нормативными
внутренними
температурами
макс. Us Bt/m2-K!>
tfw< 0,50 2>
tfw< 0,40
Ub < 1,8
UD < 0,30
UG<0,50
Низкими
внутренними
температурами
макс. U в Вт/м^К»
Uy, < 0,75
tfw< 0,75
—
UB < 0,40
1} Существующие слои конструкций также принимаются в расчет.
2) Требование считается выполненным при возведении кладки.
1. Теплозащита
1.9. Характеристики материалов
Таблица 1.14. Характеристики материалов
Строка
Материал
Плотность
ркг/м3
Тепло-
Теплопроводность
ЛВт/мК
Коэффициент
паропрони-
цаемости/хA)
Штукатурки, стяжки
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Известковый раствор
Цементно-известковый
раствор
Гидравлический
известковый раствор
Известково-гипсовый
раствор
Гипсовый раствор
с песчаной добакой
Известково-ангидрит-
ный раствор
Ангидритовый раствор
Гипсовый раствор без
песчаной добавки
Легкий раствор: LM 21
LM36
Цементный раствор
Цементная стяжка
Ангидритовая стяжка
Стяжка из литого
асфальта
Утепляющая
штукатурка
Штукатурка из синте-
синтетической смолы
1800
1400
1200
<700
<1000
2000
2100
2300
500
1100
0,87
0.70
0,35
0,21
0,36
1,4
1,2
0,90
0,20
0,70
15/35
10
10
15/35
15/35
оо
5/20
50/200
Бетон
10
11
Нормальный бетон
армированный, неар-
мированный
Легкий бетон с закрытой
структурой DIN 4219;
DIN 4226
2400
800
900
1000
1100
1200
1300
2,1
0,39
0,44
0,49
0,55
0,62
0,70
70/150
70/150
/. 9. Характеристики материалов
Таблица 1.14. Продолжение
Строка
12
13
Материал
Легкий бетон
с природной пемзой
Легкий карамзитобетон
Плотность
ркг/м3
1400
1500
1600
1800
500
600
700
800
900
1000
1200
500
600
700
800
900
1000
1200
Тепло-
Теплопроводность
ХВт/м-К
0,79
0,89
1,0
1,3
0,15
0,18
0,20
0,24
0,27
0,32
0,44
0,18
0,20
0,23
0,26
0,30
0,35
0,46
Коэффициент
паропрони-
цаемости|хA)
5/15
5/15
Плиты
14
15
16
Строительные плиты из
пористого бетона с нор-
нормальной толщиной швов
из нормального раствора
Стеновые панели из
гипса DIN 1863
Гипсокартонные плиты
500
600
700
800
600
750
900
900
0,22
0,24
0,27
0,29
0,29
0,35
0,41
0,21
5/10
5/10
8
Кладочные камни
17
18
Полнотелый клинкерный
кирпич
Многопустотный клин-
клинкерный кирпич
Кирпич клинкерный
глиняный обыкновенный
Полнотелый кирпич
Многопустотный кирпич
DIN 105
1800
2000
2200
1200
1400
1600
1800
2000
0,81
0,96
1,2
0,50
0,58
0,68
0,81
0,96
50/100
5/10
^68 1. Теплозащита
Таблица 1.14. Продолжение
Строка
19
20
21
22
23
24
25
26
Материал
Легкий многопустотный
кирпич
Пустоты А и В по
DIN 105
Легкий многопустотный
кирпич W на нормальном
растворе по DIN 105
Легкий многопустотный
кирпич W на легком
растворе LM 36
Силикатный кирпич
DIN 106
Доменный (огнеупор-
(огнеупорный) кирпич по DIN 398
Газобетонные блоки на
нормальном растворе
по DIN 4165
Газобетонные блоки на
тощем растворе DIN 4165
Многопустотные камни
из легкого бетона
с пористыми добавками
2-х пустотные камни
3-х пустотные камни
4-х пустотные камни
Плотность
ркг/м3
700
800
900
1000
700
800
900
1000
700
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
1000
1200
1400
1600
1800
2000
400
500
600
700
800
400
500
600
700
800
500
600
700
800
900
1000
1200
Тепло-
Теплопроводность
А,Вт/мК
0,36
0,39
0,42
0,45
0,30
0,33
0,36
0,39
0,18
0,21
0,50
0,56
0,70
0,79
0,99
1,1
1,3
0,47
0,52
0,58
0,64
0,70
0,76
0,20
0,22
0,24
0,27
0,29
0,15
0,17
0,20
0,23
0,27
0,29
0,32
0,35
0,39
0,44
0,49
0,60
Коэффициент
паропрони-
цаемости /х A)
5/10
5/10
5/10
5/10
70/100
5/10
5/10
5/10
1.9. Характеристики материалов
Таблица]
Строка
27
28
.14. Продолжение
Материал
Полнотелые камни
из легкого бетона
DIN 18152
Полнотелые камни
из природного туфа или
из вспученной глины
Плотность
ркг/м3
500
600
700
800
900
1000
1200
1400
1600
1800
2000
500
600
700
800
900
1000
1200
1400
1600
1800
2000
Тепло-
Теплопроводность
А,Вт/мК
0,32
0,34
0,37
0,40
0,43
0,46
0,54
0,63
0,74
0,87
0,99
0,29
0,32
0,35
0,39
0,43
0,46
0,54
0,63
0,74
0,87
0,99
Коэффициент
паропрони-
цаемости \1 A)
5/10
10/15
5/10
10/15
Теплоизоляционные материалы
29
30
31
32
Древесноволокнистые
легкие плиты DIN 1101
</>25мм
d— 15мм
Многослойные легкие
строительные плиты1*
Пробковые плиты 050
WLGr 045
055
Пенополистирол WLGr
(пенопласт ПС) 025
030
035
040
360 до
480
570
?0,15
80
ДО
500
>30
0,09
0,15
0,04
0,045
0,050
0,055
0,025
0,030
0,035
0,040
2/5
20/50
5/10
30/70
1. Теплозащита
Таблица 1
Строка
33
34
35
36
37
38
39
.14. Продолжение
Материал
Пенополи- WLGr
уретан 020
(пелопласт ПУР) 025
030
035
Пенопласт на WLGr
фенольных 030
смолах 035
(пенопласт ПФ) 040
045
Минеральные WLGr
и растительные 035
волокнистые 040
теплоизоляци- 045
онные материалы 050
Пеностекло 18174 WLG
045
050
055
060
Вспученный перлит
Вспученная слюда
Вспученный глинистый
сланец
Плотность
ркг/м'
>30
>30
8
до
50
100
до
500
<100
<100
<400
Тепло-
Теплопроводность
А.Вт/мК
0,020
0,025
0,030
0,035
0,030
0,035
0,040
0,045
0,035
0,040
0,045
0,50
0,045
0,050
0,055
0,060
0,06
0,07
0,16
Коэффициент
паронрони-
цаемости/гA)
30/100
10/50
1
оо
Дерево и материалы на основе древесины
40
41
42
43
44
45
Ель, сосна
Дуб, бук
Фанера
Древесно-стружечные
плиты плоского
Жесткие древесно-
изоляционные плиты
Мягкие древесно-
изоляционные плиты
600
800
800
700
700
1000
<300
<400
0,13
0,20
0,15
0,13
0,17
0,17
0,06
0,07
40
40
50/400
50/100
20
70
5
1.9. Характеристики материалов
Таблица 1.14. Продолжение
Строка
Материал
Покрытия
46
47
48
49
50
51
52
Линолеум
Синтетические покрытия
(ПВХ)
Асфальтовая мастика
A>7мм
Битумные кровельные
рулонные материалы
Тидростеклоизол
Синтетические ПВХ (BV
рулонные PIB
кровельные ЕСВ 2.0
материалы
Пленки
PVC</> 0,1мм
РЕ d> 0,1мм
Аллюминиевая
d> 0,05мм
Плотность
ркг/м3
100
1500
2000
1200
С)
Тепло-
Теплопроводность
X Вт/м • К
0,12
0,23
0,70
0,17
Коэффициент
паропрони-
цаемости/хA)
оо
10000
80000
20000
60000
10000/30000
400000/1750000
70000/90000
20000/50000
100000
оо
Прочие строительные материалы
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
Воздух (в неподвижном
состоянии)
Вода
Кафельная плитка
Стекло
Гранит, базальт, мрамор
Песчаник,
известняк-ракушечник
Связный грунт
Сталь
Медь
Аллюминий
1,293
1,0
2000
2500
2800
2600
2,1
7680
8900
2700
0,02
0,64
1,0
0,8
3,5
2,3
60
380
200
1
оо
оо
оо
1) минераловатные слои d < 10мм в теплотехнических расчетах не учитываются.
Wl2 /. Теплозащита
Таблица 1.15. Сопротивления теплопередачи перекрытий
Строка
1
1.1
1.2
2
2.1
2.2
Вид перекрытия
Железобетонные ребристые
и железобетонные балочные
перекрытия с пустотными
вкладышами из Bims
(DIN 4158)
Железобетонное ребристое
перекрытие без выравнива-
выравнивающего слоя бетона
(Aufbeton) штукатурки
Железобетонное балочное
перекрытие без выравни-
выравнивающего слоя бетона
и штукатурки
Железобетонные реб-
ребристые и железобетонные
балочные перекрытия
с керамическими вкла-
вкладышами (zigelsplit)
(DIN 4160)
Перекрытия со вклады-
вкладышами без промежуточ-
промежуточных стержней, без набе-
тонки и штукатурки
ЖВШНВВ'"*'
Перекрытия со вклады-
вкладышами, имеющими пере-
перемычки ,без набетонки
штукатурки
"Т"
1
SBieEffi .
Толщина
Smm
120
140
160
180
200
220
250
120
140
160
181
200
220
240
115
140
165
190
225
240
265
290
Сопротивление
теплопередаче м2 • К/Вт
в среднем
0,20
0,21
0,22
0,23
0,24
0,25
0,26
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,15
0,16
0,18
0,24
0,26
0,28
0,30
0,32
в наиболее
неблагоприятном
месте
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,11
0,12
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,11
0,12
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,11
0,12
0,13
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты
Таблица 1.15. Продолжение
Строка
Вид перекрытия
Толщина
Smm
Сопротивление
теплопередаче м2 • К/Вт
в среднем
в наиболее
неблагоприятном
месте
Перекрытия по стальным
балкам с заполнением
керамическими вклады-
вкладышами (DIN 415а)
3.1
Керамические пустотелые
вкладыши для частичного
заполнения швов раство-
раствором
115
140
165
190
240
265
290
0,15
0,18
0,21
0,24
0,30
0,33
0,36
0,06
0,07
0,08
0,09
0,11
0,12
0,13
3.2
Керамические вкладыши
для полного заполнения
швов раствором
115
140
165
190
215
240
265
290
0,13
0,16
0,19
0,22
0,25
0,28
0,31
0,34
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,11
0,12
0,13
1.10. Примеры расчета и применение
теплозащиты
Пример 1.
Наружная стена со штукатуркой с обеих сторон.
Известково-гипсовая штукатурка
Легкий многопустотный кирпич W-700 на легком растворе LM 36
Известково-цементная штукатурка
Рис. 1.38. Состав стены
1. Теплозащита
Требуется определить:
1. Сопротивление теплопередаче и сравнить с DIN 4108;
2. Общий коэффициент теплопередачи ^(величину U) и сравнить с требо-
требованием Норм по теплозащите (по методу конструктивных элементов);
3. Распределение температур в сечении конструкции по DIN 4108 при
0и = 20°С; Ои= —10°С (@Li - температура внутреннего воздуха, <9и —
температура наружного воздуха);
4. Теплонакопительную способность конструкции;
5. Оценку конструкции.
Решение:
1. *-*
0,015 0,365 0,02
l1
Я, 0,70
R = 2,07 м2К/Вт >
0,18 0,87
1,2 м2К/Вт по DIN 4108
2 /?.=—+—+—4
^ /* Д 4 Vл* 8 0,70 0,18 0,87 23
^ = 2,24m2K/Bt
U= 0,45 Вт/м2 • К < ипопусттлого = 0,50 Вт/м2 • К по WSchVO (метод конст-
конструктивных элементов)
3 r = l i °'015 i °'365 | °'02 i * =
Т 8 0,70 0,18 0,87 23
0,125 + 0,021 + 2,028 + 0,023 + 0,043
1,7°С 0,3°С 27,0°С 0,3°С 0,6°С
RT = 2,24м2 • К/Вт = А0 = 30°С @ и - 0 J,
например, C0 ¦ 0,125)/2,24 = 1,7°С
4. Q = rri • с • А0 = G00кг/м3 • 0,365м + 1400кг/м3 • 0,015м + 1800кг/м3 •
0,02м) • ЮООДж/кг • К • 15,5К = 4843750Дж/м2
A5,5 = 20°С-4,5°С)
О=1,35кВт-ч/м2
V
20-
15-
10-
5-
0-
-5-
-10-
20
-9.4
Рис. 1.39. Распределение тем-
температур по сечению конструк-
конструкции
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты
5. Вследствие отсутствия слоя утеплителя в кладке происходит резкое па-
падение температуры на 27, ГС. При этом часть кладки лежит в зоне замо-
замораживания при 0°С. Резкое падение температуры показывает также, что
при отключении отопления тепловая энергия будет относительно быст-
быстро переходить из стены в наружный воздух. Таким образом высокая теп-
лонакопительная способность будет быстро исчерпана.
Пример 2.
Стена с наружным утеплителем.
Is
Известково-гипсовая штукатурка
Известково-цементная штукатурка
Силикатный камень р =700 кг/м3
Пенополистирольные плиты
Рис. 1.40. Состав стены
Требуется определить:
1. Сопротивление теплопередаче R и сравнить с DIN 4108
2. Общий коэффициент теплопередачи tf (величину U) и сравнить с Нор-
Нормами по теплозащите (метод конструктивных элементов).
3. Распределение температур в сечении конструкции. Граничные условия
по DIN 4108 при 0U= 20°C; 0U= -10°С @и - температура внутреннего
воздуха, 0и — температура наружного воздуха)
4. Теплонакопительную способность конструкции
5. Провести оценки конструкции.
Решение:
<*з , d4 = 0,015 { 0,24 { 0,06 { 0,02
Л Я 070 070 0035
! , , { { {
Л, Aj Лз Я4 0,70 0,70 0,035 0,87
= 2,10 м2К/Вт > R^ = 1,2 м2К/Вт => требования по DIN 4108 выпол-
выполняется.
1. Теплозащита
2 R - 1 , *' i ** i d» i *' i 1 -1 i °'015, °'24, °'06 , °'02, 1
T h, X, Л, А> A4 he 8 0,70 0,70 0,035 0,87 23
Л = 2,27м2К/Вт
tf = 0,44 Bt/m2 • К < Umnjfcaam = 0,50 Вт/м2 • К =» требование по WSchVO
(метод конструктивных элементов) — выполнено.
3 r = 1 | °'015 i °'24 | °'06 | °'02 | 1 =
Т 8 0,70 0,70 0,035 0,87 23
0,125 + 0,021 + 0,343 +1,714 + 0,023 + 0,043
1,6°С 0,3°С 4,5вС22,7вС0,3°С 0,6°С
Rj. = 2,27м2 • К/Вт А0 = 30°С
4. Q = пС • с• А0= (НООкг/м3 • 0,015м + 1400кг/м3 • 0,024м) • ЮООДж/кг• К•
1,1К=1463700Дж/м2
D,1 = 20°С-15,9°С)
Q = 0,41 кВт-ч/м2
сс
20
15-
10
5-
0
-5
-Ю-
20
Рис. 1.41. Распределение температур по сечению
конструкции
--10
5. Чем резче падение температуры в отдельных слоях, тем большую роль
они играют в общей теплоизолирующей способности конструкции.
Вследствие наружного расположения слоя теплоизоляции температура
на поверхности кладки падает только до +13,6°С. Это означает, что кладка
всегда будет теплой. Пологая часть графика распределения температур в
стене показывает, что при отключении отопления наружу будет переда-
передаваться небольшое количество тепловой энергии, т.к. ее передача будет
задерживаться утеплителем. Поэтому не будет возникать трещин от тем-
температурных деформаций, внутренняя штукатурка и большая масса сте-
стены смогут выполнять важную задачу накопления тепла. Следствием яв-
является комфорт жилища летом и зимой.
/. 10. Примеры расчета и применение теплозащиты 77j|
ПримерЗ.
Аналогичен примеру 2, но со слоем утеплителя внутри.
щ
6
d,
/
/
/
/
/
/
' / ¦¦
/ / J
/ А
24
Известково-гипсовая штукатурка
Известково-цементная штукатурка
KS 1,4-12-16 DF B40) силикатный камень р= 700 кг/м3.
I Пенополистирольные плиты
Рис. 1.42. Состав стены
Требуется определить:
1. Сопротивление теплопередаче R и сравнить с DIN 4108
2. Общий коэффициент теплопередачи tf (величину U) и сравнить с Нор-
Нормами по теплозащите (метод конструктивных элементов).
3. Распределение температур в сечении конструкции. Граничные условия
по DIN 4108 при 0и= 20°С; 0и= —10°С @и — температура внутреннего
воздуха, @и — температура наружного воздуха)
4. Теплонакопительную способность конструкции
5. Провести оценку конструкции.
°с
20
15
10
5-
о
-5
-10
^sД:\
18,1
-9,4
-10
Рис. 1.43. Распределение температур по сечению конструкции
W7B 1- Теплозащита
Решение:
R-i. ^L Ё± ^1_0!015 0,24 0,06 0,02
"^+^ + A,+A4" 0,70 + 0,70 + 0,035 + 0,87
R = 2,10Bt/m2 • К > Дтреб = 1,2 м2 • К/Вт => требования по DIN 4108 вы-
выполняется.
2 р^1 ,^ ,4 ,4 ,^4 , 1_1 QP15 024 Q06[Q02[ 1
У\+\ +Л +Л +Л +^ "8+ 070+070+0035+Ц87+23
U= 0,44 Вт/м2 • К < #допустимого = 0,50 Вт/м2 • К => требование по WSchVO
(метод конструктивных элементов) - выполнено.
R = 1 | °'015 | °*24 ! ао6 | а02 , 1 =
' г 8 0,70 0,70 0,035 0,87 23
0,125 + 0,021 + 0,343 +1,714 + 0,023 + 0,043
1,6°С 0,3°С 4,5°С 27,7°С 0,3°С 0,6°С
Л, = 2,27м2 -К/Вт А0=ЗО°С
4. Q = т' • с • А0 = 1400кг/м3 • 0,015м • ЮООДж/кг • К • 1,8К = 37800Дж/м2
A,8 = 20вС-18,ГС)
Q = 0,01 кВт -ч/м2
5. Сравнение примеров 2 и 3 показывает:
• Никаких последствий: Расположение слоя утеплителя внутри или снару-
снаружи не играет никакой роли для величины коэффициента теплопередачи
(величины U) и для температуры поверхности стены.
• Негативные последствия: Расположение слоя утеплителя с внутренней
стороны ведет к температурным напряжениям, т.к. кладка в течение года
подвергается воздействию больших колебаний температуры, чем при
расположении утеплителя с наружной стороны. В случае бетонных стен
и особенно в случае невентилируемых совмещенных плоских крыш рас-
расположение утеплителя с внутренней стороны ведет к появлению трещин
от температурных напряжений, т.к. бетон имеет в два раза больший ко-
коэффициент температурного расширения, чем кирпичная кладка.
Бетон: о,. = 0,012 мм/м°С
Кирпичная кладка: 0^= 0,006 мм/м°С
• Теплонакопление: Как видно из примера 2 расположенный снаружи утеп-
утеплитель защищает кирпичную кладку зимой от слишком сильного охлаж-
охлаждения, а летом — от слишком сильного нагревания и обеспечивает тем
самым хорошее теплонакопление. За счет отдачи накопленного тепла в
воздух помещения зимой не возникает ощущения сквозняка вблизи стен.
Летом кладка в течение дня принимает в себя днем избыточное тепло из
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты
воздуха помещения, а в ночное время она снова отдает это тепло в ох-
охлажденный воздух помещения. Теплонакопление таким образом обес-
обеспечивает баланс и выравнивание температуры в помещении днем и но-
ночью.
При внутреннем расположении утеплителя — наоборот, только тонкий
слой внутренней штукатурки служит тепловым аккумулятором. Кирпич-
Кирпичная кладка находится в холодной части стены и не является накопите-
накопителем тепла.
• Образование конденсационной влаги: Во влагозащите (конденсационная
влага внутри конструкции) внутреннее расположение утеплителя всегда
имеет негативное действие. Следствием этого является сильное выпаде-
выпадение конденсата с соответствующими повреждениями конструкции, та-
такими, как образование плесневых грибков, гнили, коррозии (см. главу
«Влагозащита»).
Пример 4.
Стена с двумя плотными слоями и внутренним утеплением. Наружный ли-
лицевой слой соединяется с внутренним несущим слоем 4-мя стальными ан-
анкерами на квадратный метр стены.
Гг
Известково-гипсовая штукатурка
HLz 12-1.2-4DF
Засыпка вспученным перлитом
КНК В 60-2,0-DF
(керамический многопустотный кирпич, дырчатость В)
/ А
24
Рис. 1.44. Состав стены.
Требуется определить:
1. Сопротивление теплопередаче R и сравнить с DIN 4108
2. Общий коэффициент теплопередачи {/(величину U) и сравнить с Нор-
Нормами по теплозащите (метод конструктивных элементов).
3. Распределение температур в сечении конструкции. Граничные условия
по DIN 4108 при 0и= 20°С; 0^= -10°С @,, - температура внутреннего
((( 80 1. Теплозащита
4. Теплонакопительную способность конструкции
5. Провести оценки конструкции.
Примечание. При анкеровке облицовки стальными анкерами к несущей ча-
части стены рекомендуется уменьшать теплоизоляционные показатели слоя
утеплителя на 15 %.
18.1
15
10-
5
0
-5--
-10
Рис. 1.45. Распределение температур по
сечению конструкции
Решение:
Д 070
0,24
0,08 ^ 0,115
2
Я, Л, ЛЛ 0,70 0,50 0,06 0,96
R = 1,75Вт/м2 • К > R^6 = 1,2 м2 • К/Вт => требования по DIN 4108 вы-
выполняется.
R тр _ 1 , 4 | d2 | йъ | dA | 1 = 1 { 0,015 | 0,24 | Q85 0,08 { 0,115 | 1
Л, Л, ^ Я, Я4 he 8 0,70 0,50 ' 0,06 0,96 23
/^= 1,92 м2-К/Вт
U= 0,52 Вт/м2 • К > UuonycnMoro = 0,50 Вт/м2 • К => по Нормам по теплоза-
теплозащите (поэлементный метод) требование не выполняется.
3 „ = 1+М15 + 0!24+ О08 + 0Д15+± =
8 0,70 0,50 0,06 0,96 23
0,125 + 0,021 + 0,48 +1,133+0,120+0,043
1,9°С 0,3°С 7,5°С 17,7°С 1,9°С 0,7°С
Л,. = 1,92м2 • К/Вт = Ав = 30°С
2
4. Q = m'cA0= A400кг/м3 ¦ 0,015м + 1200кг/м3 ¦ 0,24м) • ЮООДж/кг • К •
5,9К=1823100Дж/м2
E,9 = 20°С-14,1°С)
Q = 0,51 кВт -ч/м2
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты
5. Внутреннее расположение утеплителя имеет следствием то, что несущий
слой стены наружной поверхности имеет температуру +10°С и, тем са-
самым, обеспечивает в течение длительного времени отдачу тепла в ох-
охлаждающийся воздух помещения. Несущая часть в течение года не под-
подвергается значительному перепаду температур и поэтому не имеет
температурных напряжений. Пологая кривая температуры в несущей
части стены показывает, что здесь тепло удерживается достаточно долго,
и при отключении отопления несущий слой может отдавать тепло в по-
помещение. Для вывода конденсационной влаги необходимо, однако, обес-
обеспечивать соответствующие мероприятия (см. главу «Влагозащита»).
Пример 5
Стена с двумя плотными слоями, с наружным расположением слоя утепли-
утеплителя и с вентилируемой воздушной прослойкой перед облицовочным слоем.
Облицовочный слой крепится к несущей части стены 4-мя стальными
анкерами на 1м2 площади стены.
•1 24
8
4
ч
11-
14.
Известково-гипсовая штукатурка
HLz 12-1,2-4 DF - засыпка вспученным перлитом
Минеральный войлок WLGr 035
Воздушная прослойка
KHLzC 48-2,0-DF
(Клинкерный многопустотный кирпич, дырчатость С)
Рис. 1.46. Состав стены.
Требуется определить:
1. Термическое сопротивление R.
2. Общий коэффициент теплопередачи tf (величину U).
3. Распределение температур по сечению стены.
4. Теплонакопительную способность.
5. Провести оценку конструкции.
Примечание. По DIN 4108 воздушная прослойка и наружный плотный слой
могут быть приняты в расчет, если они по DIN 1053 могут рассматриваться
как наружный плотный слой, т.е. имеют толщину не менее 90мм (при
I >> ПЛ
1. Теплозащита
V
°с
20-
15-
10
5-
0
-5
-10
Решение:
Рис. 1.47. Распределение температур по
сечению конструкции
При анкеровке наружного плотного слоя стальными анкерами к несущей
части стены рекомендуется уменьшать теплоизоляционные показатели утеп-
утеплителя на 15%.
Я, Л, 4 А, 0,70 0,50
0,35
0,96
R = 2,73Вт/м2 • К >
полняется.
1,2 м2 • К/Вт => требования по DIN 4108 вы-
вы2- *." -т
Л,
2,903 мг- К/Вт
+
he 8 0,70 0,50 0,035 0,96 23
0,50 Вт/м2 • К => требование выполняет-
ся.
0,125 + 0,021 + 0,48 +1,943 + 0,17 + 0,120 + 0,043
1,3°С 0,2°С 5,0°С 20,1°С 1,8°С 1,2°С 0,4°С
Rj. = 2,903м2 • К/Вт = А0 = 30°С
4. Q = rri • с • А0 = A400кг/м3 • 0,015м + 1200кг/м3 • 0,24м) • ЮООДж/кг • К •
4,0К=1236000Дж/м2
Q = 0,34 кВт • ч/м2
5. Расположение утеплителя с внешней стороны несущей части стены имеет
следствием то, что стена не испытывает больших перепадов температур
между зимой и летом и поэтому в ней не возникают температурные на-
напряжения. Стена зимой остается теплой, т.к. только малая часть тепло-
тепловой энергии проводится наружу. Поэтому в помещении обеспечивается
комфортный микроклимат.
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты
Пример 6.
Стена с двумя плотными слоями, из которых один — облицовка фасадными
плитами. Фасадные плиты прикрепляются к несущему слою конструкции
4-мя стальными анкерами на 1м2 стены.
Известково-гипсовая штукатурка
HLz 12-1,2-4 DF - засыпка вспученным перлитом
Минеральный войлок WLGr 035
Воздушная прослойка
Фасадная плита
Рис. 1.48. Состав стены
Требуется определить:
1. Термическое сопротивление R и сравнить с DIN 4108.
2. Общий коэффициент теплопередачи ?/(величину U) и сравнить с Нор-
Нормами по теплозащите (метод по строительным элементам).
3. Распределение температур по сечению конструкции. Граничные усло-
условия по DIN 4108 при 0U= 20°C; 6>u= -10°С.
4. Теплонакопительную способность.
5. Провести оценку конструкции.
Примечание. По DIN 4108 воздушную прослойку при расчетах сопротивле-
сопротивления теплопередачи не следует принимать в расчет, если облицовочный слой
имеет толщину с!<90мм.
20-
15-
10 ¦
5-
0-.
-5-
-10--
18.61
Рис.1.49. Распределение температур по се-
сечению конструкции.
-9.0
--10
1. Теплозащита
Решение:
Для стен с двумя плотными слоями снаружи и внутри рекомендуется умень-
уменьшение теплоизолирующей способности слоя теплоизоляции на 15% за счет
стальных анкеров.
0,70 0,50 0,35
R = 2,44Вт/м2 • К > R^ = 1,2 м2• К/Вт => требования по DIN 4108 вы-
выполняется.
\ °'015 I °'24 i 0S5 °'°8 I *
8 °»70 О»50 ' °>035 12
2,65 м2-К/Вт
0,38 Вт/м2 • К <
по WSchVO (метод по строительным элементам)
G= 0,38 Вт/м2 • К < #допустимого = 0,50 Вт/м2 • К => требование выполняется
3.
++ + 0,85+
8 0,70 0,50 0,035 12
0,125 + 0,021+0,48 +1,943120+ 0,083
1,4°С 0,2°С 5,4°С 22,0°С 1,0°С
Л, = 2,652м2-К/Вт А0=ЗО°С
4. Q = rri • с • А0 = A400кг/м3 • 0,015м + 1200кг/м3 • 0,24м) • ЮООДж/кг • К •
4,ЗК=1328700Дж/м2
D,3 = 20°С-15,7°С)
Q = 0,37 кВт -ч/м2
5. Хотя состав трех внутренних слоев конструкции (внутренняя штукатур-
штукатурка, несущий слой стены, утеплитель) в примере 5 и 6 одинаковы, вели-
величина Uухудшилась с 0,31 Вт/м2К до 0,33 Вт/м2К потому, что воздушная
прослойка и облицовочная прослойка и облицовочная плита не должны
были приниматься в расчет.
Фасадная облицовочная плита имеет функцию защиты от дождевой воды.
Повышение теплонакопительной способности уравновешиваться отто-
оттоком тепловой энергии в наружный воздух (см. увеличившуюся величи-
величины U).
Пример 7.
Стена с нишей. Коэффициент теплопередачи
окна UF= 1,8 Вт/м2К.
Окно
Ниша
2.01
4.74
В
й
2.50
/. 10. Примеры расчета и применение теплозащиты 85
Известково-гипсовая штукатурка
HLzW 0.7-6-3DF A75) с LM 36
Известково-цементная штукатурка
Рис. 1.50. Вид стены
Известково-гипсовая штукатурка
PF пенопласт WLGr 040
HLzW 0.7-6-3DF A75) с LM 36
Известково-цементная штукатурка
зф
Рис. 1.51. Вид стены
Требуется определить:
1. Требуемую толщину слоя утеплителя в стене в нише по Теплозащитным
Нормам (WfcchVO).
2. Средний коэффициент теплопередачи (величину U) стены с учетом окна
(солнечные теплопоступления не учитываются).
Решение:
1. Стена: Л,^
Д = 2,072Вт/м2-К
0.015 0,365 0,02
+ + +
0,70 0,04 0,18 0,87
d = 0,042м
Принимаем d = 50мм
^86 1- Теплозащита
2. Стена: /?TWI =—+/?+—=-+2,072+—
TWI Л, Ле 8 23
/^W1 = 2,24м2 • К/Вт
#w1 = 0,45Bt/m2-K
Ниша:
8 0,70 0,04 0,18 0,87 23
= 2,44м2 -К/Вт
Площадь стены: y4W] = 4,74м • 2,50м - 2,01м • 2,25м = 7,33м2
Площадь ниши: Аш = 2,01м • 0,875м = 1,76м2
Площадь окна: AF = 2,01м • 1,375м = 2,76м2
U85
Ucp = 0,76Вт/м2 • К
Пример 8,
Крыши мансарды с утеплителем между стропильными ногами.
rWLGr035
Рис. 1.52. Расположение слоя утеп-
утеплителя
Рис. 1.53. Прохождение теплового
потока
Требуется определить:
Средний коэффициент теплопередачи U (величину U).
Решение:
Сечение стропильной ноги: RT .= —+—+— = -+—— + —
тл Л Я Л 8 013 12
++++
Л, Я Ле 8 0,13 12
Л, = 1,59м2 К/Вт
?/=0,63Вт/м2-К
]) Если утеплитель уложен только между балками (или стропильными нога-
ногами) то балки (стропила) могут приниматься в расчет с высотой сечения,
равной толщине слоя утеплителя.
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты 87
Причина. Тепловой поток идет кратчайшим путем.
Пространство между балками (стропилами): RT2 = - + '__+ —
8 0,035 12
RT = 5,35м2 -К/Вт
[/=0,19 Вт/м2 К
Примечание. Т.к. длина стропил и слоя утеплителя одинаковы, расчет мож-
можно проводить только относительно ширины.
= Ux Ъх +U2 -Ь2 = 0,63 0,12+ 0,19 0,75
ср Ъх+Ъ2 0,87
Ucp = 0,25Вт/м2 • К
Пример 9.
Крыши-мансарды с утеплителем между стропильными ногами и с утепле-
утеплением стропил.
Рис. 1.54. Расположение утеплителя
Рис. 1.54. Прохождение теплового
потока
Требуется определить:
Средний коэффициент теплопередачи U (величину U).
Решение:
Сечение стропильной ноги: RT, = — +—+ — = - + ——+—
Лг= 1,90м2-К/Вт
U= 0,53 Вт/м2 • К
Пространство между балками (стропилами): RT2 = - + ' +—
8 0,035 12
RT = 5,35м2 • К/Вт
U= 0,19 Вт/м2 -К
= У, Ь, +U2 -Ь2 = 0,53 0,12 + 0,19 0,75
41 ^+Ь2 0,87
|(88 /. Теплозащита
С/р = 0,24Вт/м2-К
Примечание. Если слой утеплителя по обе стороны доведен до верхней гра-
грани стропильной ноги, то сечение стропильной ноги принимается в расчет
на всю его высоту.
Пример 10.
Кожух для наружных жалюзи над окном.
Гипсово-известковая штукатурка
Полистирольный пенопласт WLGr 035
Рис. 1.55. Кожух для наружных жалюзи под окном
Требуется определить:
Средний коэффициент теплопередачи U (величину U) и провести сравне-
сравнение с требованием Норм по теплозащите (WschVO).
Решение
т Л, 4 Я2 /ze 8 0,70 0,035 12
1^= 1,94м2 -К/Вт
U= 0,51 Вт/м2 • К < илопустмою = 0,60 Вт/м2 • К =» требование выполня-
выполняется.
Пример 11.
Перекрытие с напольным отоплением.
Керамическая плитка
Стяжка с проложенными в ней элементами отопления ZE 35
. Л /' Л /V "¦: Пеностекло WLGr 050
У •" ../¦¦-¦¦ Плита перекрытия В15
ЗаЩИТНЭЯ фОЛЬГЭ
Тощий бетон
Рис. 1.56. Состав перекрытия
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты
Требуется определить:
1. Сопротивление теплопередаче и сравнить с DIN 4108.
2. Общий коэффициент теплопередачи ?/(величину U) и сравнить с Нор-
Нормами по теплозащите (WschVO) (поэлементный метод).
Решение:
1. /?fl=^ + ^ = —+ —= 3,67м2К/Вт^Лтреб=0,90м2К/Вт по DIN 4108,
/1] /Ц U,U5 z,1
строка 5.1 — требование выполняется.
Примечание. По Din 4108 при расчете сопротивления теплопередаче при-
принимаются в расчет только слои ниже отапливаемого слоя, и соотв. находя-
находящиеся выше защитной фольги.
d, d2 1 1 0,18 0,15 1 ._ 2тгт
L + * + = — + -^— + -Z—+— = 3,67м2К/Вт
°° 0,05 2,1 оо
U= 0,27 Вт/и2 • К < #допустимого = 0,35 Вт/и2 • К => требование выполня-
выполняется
Примечание. Так как слой утеплителя граничит с отапливаемым слоем а не
с воздушной прослойкой, отпадает также и необходимость в учете сопро-
сопротивления тепловосприятию 1/h.
Пример 12.
Кожух для наружных жалюзи и экранирование отопительного прибора.
Требуется определить:
1. Толщину d внутреннего утеплителя кожуха.
2. Материал и толщину экрана за отопительным прибором.
Решение:
1 = 1 | 0,015 х d | 1
0,60 8 0,70 0,04 12
d= 0,057м
Принимаем d = 60мм
2. Выбрано: покрытая с двумя сторон пластиком пенополиуретановая па-
панель; WLGr 030 (пластиковым покрытием в расчете пренебрегаем).
0,9 8 0,03 8
d = 0.026м Поинимаем d = 30мм
'90 /. Теплозащита
Известково-гипсовая штукатурка
Полистирольный пенопласт WLGr 040
Uao < 0,6 Вт/м2 ¦ К
w ¦
'л
О
- 1Уакрана < 0.9 Вт/м2 • К
А
Рис. 1.57. Разрез по стене
Пример 13.
Наружная стена средней в ряду секции дома блокированного типа.
.- ... _ 5
Рис. 1.58. Фасад стены
Стена: PPW2-0,4-24DF-365
Внутренняя штукатурка: известково-гипсовый раствор; d = 15мм.
Наружняя штукатурка: известково-цементный раствор; d = 20мм
Окна, дверь: UF= 1,3 Вт/м2К
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты 91JH
Требуется определить:
Выполнение дополнительных требований Норм по теплозащите.
Решение:
Ае 8 0,70 0,15 0,87 23
Amm, = 8>" • 2>875 - °'01 • 1,26 - 1,01 • 2,01 - 1,51 • 1,26 • 2 = 17,48м2
U,
= 8,37м2
ср.(окна+стена) '
¦ + ^окон • Джон = Q38 ¦ 17,48 +1,3 • 8,37
Джон + А™ ~ 25.85
ср.(окна+сгена)
няются.
= 0,68Вт/м2 • К < исрлоп = 1,0Вт/м2 • К - требования выпол-
Пример 14.
Замкнутая неотапливаемая стеклянная пристройка (зимний сад).
.-Л
Рис. 1.59. Разрез по стене
|Г92 1- Теплозащите.
Известконо-
цементная
штукатурка
?/F = 1,4 W/m-'K
-1.50 s ;
•"¦"¦".
HLzW 0i7.4 c LM
Известково-
гипсовая
штукатурка
Рис. 1.60. План
Дано:
Наружный фронт стены с пристроенным зимним садом.
Требуется определить:
Тепловой поток с- и без зимнего сада для южной ориентации стены и для
западной ориентации стены при температуре в помещении Ои = 20°С и при
наружной температуре 0U= -10°С.
Формула: Q = т' • с • А0
Решение:
23
+ + + ^
Ле 8 0,70 0,18 0,87 23
= 6'51'3'615 - 3'51 • 2>26 = 15,60м2
Аокои = 3,51 -2,26 = 7,93м2
Для стены южной ориентации
^.окна = UF -gF • SF = 1,4 - 0,6 • 2,4 = -0,04Вт/м2 • К (теплопосгупление)
Без зимнего сада.
Тепловой поток из помещения в наружный воздух.
0ь1) + ^„-4» (^1-^-0,45-15,60-30-
-0,04-7,93-30 = 201,08Вт
С зимним садом:
Тепловой поток из помещения в зимний сад.
mmmHaJDuj3KaoKmoaa
15,60 • 0,6 • 30 - 0,04 • 7,93 • 0,6 • 30 = 120,65Вт
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты
Для стены западной ориентации.
^экв.окна = М - 0>6 * Ь65 = О,41ВТ/М2 ' К
Тепловой поток без зимнего сада.
Q = 0,45 • 15,60 • 30 - 0,41 • 7,93 • 30 = 308,14Вт
Тепловой поток при наличие зимнего сада.
Q = 0,45 • 15,60 • 0,6 • 30 - 0,41 • 7,93 • 0,6 • 30 = 184,88Вт
Пример 15.
Дача.
Данные:
• Помещение 1.
Граница снизу: граничит с грунтом через невентилируемое подполье.
• Помещение 2.
Граничит с грунтом.
• Окна имеют коэффициент теплопередачи (величину С/) 1,2 Вт/м2К.
• Величина U наружной двери, имеющей 70% остекления составляет 2,6
Вт/м2К.
• Общий энергетический коэффициент пропускания окон составляет 0,6,
наружной двери — 0,8.
• Высота помещения в свету 2,45м.
Требуется определить:
1. Соответствие указаниям DIN 4108.
2. Соответствие указаниям Норм по теплозащите.
2.1. По поэлементному методу.
2.2. По методу энергетического баланса.
Известково-гипсовая штукатурка
PPW2-0,5-499x365x249 (газобетонные блоки)
Известково-цементная штукатурка
Рис. 1.61. Состав стены
^94 1- Теплозащита
/U
и
п
J '-¦
¦ 1
J ¦
*<» i.'H
Рис. 1.62. План
гтшщхтщцддщшщщ zf
•• •' f' ' "]r ¦ '¦: - ---:--- ' •— .^;
тукатурка —i | I L Гидроизоляция (битумный р
Железобетон —I I— PUR WLGr 035 (пенополиуретан)
Рис. 1.63. Состав крыши
Известковая штукатурка —i I i L Гидроизоляция (битумный рулонный материал)
—I I—
/Hiiiiух'УУу/ууУ^уfiithiti\ix "¦
/
Железобетон —'
Пеностекло WLGr 050
Рис. 1.64. Состав пола
Решение:
Стена: R = — + R
Буковый паркет
1— Стяжка с проложенными в ней элементами отопле-
отопления ZE 35
0,42Вт/м2 • К; *_ = 2,19м2 • К/Вт
Пол: помещение 1.
/. 10. Примеры расчета и применение теплозащиты 95^
я1 - 0,32Вт/м2 • К; Лпа<1 = 3,08м2 • К/Вт
ипол2 = 0,ЗЗВт/м2 • К; Rnoji2 = 3,08м2 • К/Вт
Расчетная высота:
h = 2,45 + 0,325 + 0,40 = 3,175м
4™.= <9>53 + 7>03>' 2 * 3'175 " 1'51" Ь26 " Ь76' !>26 - 1,01 • 2,12 =
= 97,63 м2
Лпол1 = 6,26 -3,99 = 24,98м2
Апол2 = 9,53 • 7,03 - 24,98 = 42,02м2
А + А =7 51м2
К граничащим с грунтом плоскостям относится также цокольная часть
стены в помещении 1.
Крыша:
Т.крыши g
"крыши = 0,20Вт/м2 ¦ К; Repm = 4,71м2 • К/Вт
Лрь,Ши = 9,53-7,03 = 67,0м2
1. Соответствие указаниям DIN 4108
Стены:
сущ. /?стены = 2,19м2 • К/Вт > /^ стены = 1,2м2 • К/Вт - требование выпол-
выполняется (строка 1.1)
Пол:
сущ. /?пол, = 3,08м2 • К/Вт > Я^ пол1 = 0,90м2 • К/Вт - требование выпол-
выполняется (строка 5.1)
сущ. Rnoji2 = 3,08м2 • К/Вт > Я^д пол2 = 0,90м2 • К/Вт - требование выпол-
выполняется (строка 5.2)
Крыша:
сущ. 11яршя = 4,71м2 • К/Вт > R^ крыши = 1,2м2 • К/Вт - требование вы-
выполняется (строка 8.2)
^96 1. Теплозащита
2. Соответствие указаниям Норм по теплозащите (WSchVO)
2.1. Поэлементный метод.
сущ. UCKH = 0,42Вт/м2 • К < идт стен = 0,50Вт/м2 • К - требование выполня-
выполняется.
сущ. Uvml = 0,32Вт/м2 • К < Uaaaml = 0,35Вт/м2 • К - требование выпол-
выполняется.
сущ. 1/пол2 = 0,ЗЗВт/м2 • К < Umnuma = 0,35Вт/м2 • К - требование выпол-
выполняется,
сущ. UKрыши= 0,20Вт/м2 • К < иткршт = 0,22Вт/м2 • К - требование вы-
выполняется.
- 0,60Вт/м2 • К < ^доп.с,экв.окон = 0,70Вт/м2 • К
2.2. Метод энергетического баланса.
Окна:
Ориентация — Юг:
*U - ^.окон.орие^юг = UF - gF • ^F,s = 1,2 - 0,6 • 2,40 = -0,24 Вт/м' • К
- теплопоступления
ЛчР5= 1,01-1,26= 1,27м2
Ориентация — Восток/Запад:
tfeqF0/w = 1,2 - 0,6 • 1,65 = 0,21 Вт/м2 • К
Aq,F,O/W -1,76-1,26 +
Ориентация Север:
^н-2,6-0,8-0,95
4*rn =1,01-2,12 = 2,
срэкв.оксн
Црэквокон = 0,60 Вт/м2 •
1,51-1,26 = 4,12м2
= 1,84 Вт/м2 -К
14м2
А,
К<^доп.с,экв.окон = 0,70Вт/м2.
7 + 0,21.4Д2 + 1,84.2,1
7,53
К — требование
выполняется
Годовая потребность в тепловой энергии при учете солнечных теплопос-
тупленийчерез исрэквокт
Потребность в тепловой энергии на восполнение теплопотерь за счет
теплопередачи ограждающих конструкций:
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты
QT = 84@,42 • 97,63 + 0,60 • 7,53 + 0,5 • 0,32 ¦ 24,98 + 0,5 • 0,33 • 42,02 + 0,8
• 0,20 • 67,0) = 5642,51 кВт • ч/год
Потребность в тепловой энергии на восполнение теплопотерь за счет
вентиляции:
QL=18,28-K
QL = 18,28 • 9,53 • 7,03 • 3,175 = 3888,38 кВт • ч/год
Внутренние теплопоступления
0,-8,0-К
QL = 8,0 • 212,71 = 1701,68 кВт • ч/год
Годовая потребность в тепловой энергии на отопление:
QH = 0,9 E642,51 + 3888,38) - 1701,68 = 6876,12 кВт • ч/год
Площадь наружных ограждающих конструкций:
* - **ш + Ашш + 4™ + ЛРЫШ„ = 97,63 + 7,53 + 67,0 + 24,98 + 42,02 =
= 239,16м2
Строительный объем:
V= 9,53 • 7,03 • 3,175 = 212,71 м3
A/V= 239,16м2/212,71м3 = 1,12м > 1,05м
=> доп. Q'H = 32кВт • ч/м3 ¦ год
=» б"н = ЮОкВт • ч/м2 • год
б'н = QJV= F876,12 кВт • ч/год)/B12,71м3) = 32,3 кВт • ч/м3 • год >
Q'H = 32,0 кВт • ч/м3 • год — требование почти выполняется.
Q\ = QJA^ = F876,08 кВт • ч/м3 • год)/@,32м • 212,71м3) =
= 101,0 кВт • ч/м2 • год > Q"H =100 кВт • ч/м2 ¦ год - требование почти
выполняется.
Требуемое минимальное значение годовой потребности в тепловой энер-
энергии на отопление на м3 или м2 могут быть с большим трудом выполнены
при учете солнечных теплопоступлений через эквивалентные значения ве-
величины U окон* . Если требования поэлементного метода еще выполняют-
выполняются без проблем, то по методу энергетического баланса соответствие требо-
требованиям Норм по теплозащите обеспечивается с трудом.
* Простейшим способом обеспечить соответствие по методу энергетического ба-
баланса является увеличение площади окон, ориентированных на Юг (до определен-
определенного предела) и уменьшение площади остекления входной двери, ориентирован-
ориентированной на Север (прим. ред.)
|f 98 J. Теплозащита
Определение годового энергопотребления на отопление при раздельном
расчете солнечных теплопоступлений.
Южная ориентация:
Qs = 0,46 • / -gF • AF = 0,46 • 400кВт • ч/м2 • год -0,6-1,27м2 =
= 140,21 кВт • ч/год
Ориентация Запад/Восток:
es = 0,46 • 275кВт • ч/м2 • год • 0,6 • 4,12м2 = 312,71 кВт • ч/год
Ориентация Север:
Qs = 0,46 • 160кВт • ч/и2 • год • 0,6 • 2,14м2 = 126,0 кВт ¦ ч/год
Всего: Qs = 578,92 кВт • ч/год
Потребность в тепловой энергии на возведение теплопотерь за счет теп-
теплопередачи наружных ограждающих конструкций.
От
QT = 84@,42 • 97,63 + 1,2 • 5,39 + 2,6 • 2,14 + 0,8 • 0,20 • 67,0 + 0,5 • 0,32 ¦
24,98 + 0,5 ¦ 0,33 • 42,02) = 6273,68 кВт • ч/год
Годовая потребность в тепловой энергии на отопление.
QH = 0,9 F273,68 + 3888,38) - 1701,68 - 578,92 = 6865,25 кВт • ч/год
Максимальная потребность в тепловой энергии на м3.
G'h = QJV= F865,25 кВт • ч/год)/B12,71м3) = 32,3 кВт • ч/м3 • год >
Q'H = 32,0 кВт • ч/м3 • год - требование почти выполняется.
Максимальная потребность в тепловой энергии на м2.
G"H = QJA^ = F865,25 кВт ¦ ч/м3 • тод)/@,32и~1 • 212,71м3) =
= 100,9 кВт • ч/м2 • год > Q"H = 100 кВт • ч/м2 • год - требование почти
выполняется.
Расчет показал, что оба варианта получения годовой потребности в теп-
тепловой энергии на отопление — раздельное определение солнечных тепло-
поступлений и учет их в эквивалентной величине t/окон дают примерно
одинаковые результаты.
/. 10. Примеры расчета и применение теплозащиты
Объект: Дача
1. Отапливаемый строит.объем
V: 212,71м3.
Площадь наружных теплопередающих
конструкций:239, Юм2.
2.Потребность в тепловой энергии на восполнение теплопотерь через наружные ог-
ограждающие конструкции.
Колонка
Строка
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6
3
1
Элемент
Стена.
Окно.
Крыша, перек-
перекрытие холод-
холодного чердака
Площадь пола
на грунте, пе-
перекрытия над
подвалом, цо-
цокольных стен
Строительные
элементы, отде-
отделяющие отап-
отапливаемые и не-
неотапливаемые
помещения
Перекрытия
над проездами
Потребность в
тепловой энер-
энергии на воспол-
восполнение теплопо-
теплопотерь за счет
вентиляции
2
Краткое
обозна-
обозначение
W1
W2
W3
W4
F1
F2
F3
F4
D1
D2
G1
G2
АВ1
АВ2
DL
ZA
GL = 0,9-
3
Площадь
Лвм2
97,63
2.14
1,90
2,22
1,27
67,0
24,98
42,02
239,16
От = 84-
18,28 -V-fL
4
Величина
Ub Вт/м2К
0,42
2.6
1,2
1,2
1,2
0,20
0,32
0,33
JLU-A
0,9-XU-A-
= 18,28-212
5
Коэф-
фици-
фициент/
1,0
1,0
0,8
0,5
0,5
1,0
/
/
,71-0,9
/L=l,0 без вентиляционной установки;/L в зависимости
от вида вентиляционной установки 0,95, 0,8 или 0,8-65/rTw
6 = 3-4-5
41,0
5,56
2,28
2,66
1,52
10,72
4,0
6,93
74,67
5645,05
3499,50
1. Теплозащита
Колонка
Строка
4
5
6
7.
1
Элемент
Солнечные
теплопоступле-
ния
Внутренние
теплопоступле-
ния
Годовая потреб-
потребность в тепло-
тепловой энергии
на отопление
2
Краткое
обозна-
обозначение
Юг
Восток
Запад
Север
3
Площадь
Лвм2
4
Величина
Ue Bt/m2K
5
Коэф-
фици-
фициент/
Qs = 0A6-I-gFAF
Qs = 0,46 -400 -0,6 -1,27
Gs = 0,46-275-0,6-1,90
Qs = 0,46 -275 -0,6 -2,22
Qs = 0,46-160-0,8-2,14
Щ
6 = 3-4-5
140,21
144,21
168,50
126,00
578,92
В обычных зданиях Qf = 8,0 • К= 8 • 212,711701,68
В зданиях бюро Q, = 10 • V
факт. Qh = Qt + Ql-Qs-Q{
Отношение: теплопередающие
ограждающие конструкции / отап-
отапливаемый строительный объем
Требование
доп.{2"н = A7,32 -A/V+
13,82)/0,32
факт.е"н = 0н/О,32-К
доп.О"н = A7,32 -A/V+
13,82)
факт.<?н = Он/К=
6863,95/212,71
A/V= 239,16/212,71
Требование
выполнено:
6836,95
кВт-ч/гоД
1,12
100,0
кВг-ч/^лэд
100,8
кВг-ч^кд
32,0
кВг-чДАод
32,3
кВг-чДАод
Прибли-
Приближенно
Пример 16.
Дача.
Требуется определить:
1. Соответствие требованиям DIN 4108.
2. Соответствие указаниям Норм по теплозащите (WSchVO)/
1.1 По поэлементному методу.
1.2 По методу энергетического баланса.
1.2.1. При отдельном определении солнечных теплопоступлений
/. 10. Примеры расчета и применение теплозащиты | ОI
1.2.2. При учете солнечных теплопоступлений в эквивалентной величине
U окон.
...,........ ц. v 7 v v ¦/у ¦, v v v'-' v -.' v ¦„ vT~ ДСП плоского прессования
ШШШШШШ- ПoлиvoeтaнWLGr040
Полиуретан WLGr 040
' /~ BetonB25
ддртТТТщТТТТПТТТ^— Пенополиуретановые плиты WLGr 035
ЦО-Лд..-.л.'.-. QU'J.J*K''
.j^--'.^..;.:-i:.—--^bj—¦-¦¦•. • *.*¦— Известково-гипсовая штукатурка
Рис. 1.65. Чердачное перекрытие
^ Ковролин
? " Цементная стяжка
у
— , . ,',v . \ -Л / . , v. - Полистирольные плиты WLGr 035
V У / / /7
/ /' /^ у / . "^ -; Железобетон
-^~^= Известково-цементная штукатурка
Рис. 1.66. Перекрытие над подвалом
-гг.— Керамическая плитка
72ZZZZZZZZZ&—
, . '» ¦- .. Л •/ — Пеностекло WLGr 050
¦ ДАЛ,-, л д I 1л
/ / / / ~— Плита пола
/ / '
fe d.mm^.mm-^mm Ут* ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ
-' .... у. — Тощий бетон
Рис. 1.67. Пол по грушу в части здания без подвала
2М5 2.51 ! ' 1.74 I 1,76 I 99
Рис. 1.68. План первого этажа
102 1- Теплозащита
подвал
не отапливается
Рис. 1.69. Разрез
Наружная стена
Известково-цементная штукатурка
PPW 2-05-499x240x240
Гипсокартонные плиты. Соединенные с пенопластом.
Рис. 1.70. Состав стены
Данные:
Входная дверь: величина
I/F= 1,3 Вт/м2 • К; неостекленная
Окно в помещении без подвала: UF = 2,0 Вт/м2 • К
Стена в подоконных нишах: d = 11,5см
PPW 2-0,4
/. 10. Примеры расчета и применение теплозащиты 103 Jjj
Решение:
Наружная стена
_ I d, d d, d 1 _1 0,01 0,04 0,24 0,02 1
ht Я, ^ Я3 Я4 he 8 0,21 0,04 0,17 0,87 23
RTy/l = 2,65m2 • К/Вт; Д^ = 2,48м2 • К/Вт => tfwl = 0,38Вт • м2/К
An = (9,965 + 6,465) • 3,08 • 2 + D,445 • 2 + 6,465) • 0,045
(АЛ = 3,125-3,08)-(окна)
- 1,76 • 2,26 • 2 - 2,51 • 1,51 - 1,135 • 1,01
-(дверь) 1,01-2,135
- (подоконные части стены)
- 0,875 • 1,76 • 2 - 2,51 • 0,625 - 1,135 • 0,90
An = 101,90 - 9,37 - 2,16 - 5,67 = 84,70м2
Подоконные ниши.
Примечание. В подоконных нишах величина {/наружной стены не должна
быть превышена.
К Л 4г ^з К К
1 =1 { 0,01 { d { 0,115 i 0,02 t I
0,38 8 0,21 0,04 0,15 0,87 23
принимаем: */=80мм
Фактическое
1 dx d2 d3 d4 1 1 0,01 0,08 0,115 0,02 1
/?TW2 =— + — + —+— + — + — = -+ + + + + —
TW2 h, Л, ^ Л3 Л4 he 8 0,21 0,04 0,15 0,87 23
R^ = 3,005m2 • К/Вт; R^ = 2,84м2 • К/Вт => J7W = 0,33Вт • м2/К
Перекрытие над подвалом.
R = 1 | d* | d* | d* | ^ | l = l | °-06 | 0Д0 | 0J6 | 0'015 | l
TG1 h, ^ ^ Я3 Я4 Ле 6 1,4 0,035 2,1 0,87 6
RTGl = 3,326м2 • К/Вт; ДО1 = 2,99м2 • К/Вт =» tfG1 = 0,30Вт • м2/К
AGl = 5,52 • 6,465 = 35,69м2
104 ¦/• Теплозащита
V
Пол по грунту.
1 Л </2 d3 dA I 1 0,01 0,06 0,15 0,016 1
TG2 h, Л, Лг Я3 Я4 Ле 6 1,0 0,90 0,05 2,1
R1G2 = 3,32м2 • К/Вт; ДС2 = 3,15м2 • К/Вт => ?/G2 = 0,30Вт • м2/К
AG2 = 4,445 -6,465 = 28,749м2
Чердачное перекрытие:
Я = 1 , 0»015 | 0,10 | 0J6 | 0,05 | 0,019 | 1
тх> ~~8+ 0,70 + 0,035 + 2,1 +0,04+ 0,13 +12
RTD = 4,559м2 • К/Вт; RD = 4,35м2 ¦ К/Вт => ^G2 = 0,22Вт • м2/К
AD = 9,965 -6,465 = 64,42м2
1. Соответствие требованиям DIN 4108.
факт. ^ = 2,48м2 • К/Вт > треб. R^ = 1,2м2 • К/Вт => требование выпол-
выполняется (строка 1.1)
факт. R^ = 2,84м2 • К/Вт > треб, i^ = 1,2м2 • К/Вт => требование выпол-
выполняется (строка 1.1)
факт. RGl = 2,99м2 • К/Вт > треб. RA = 0,90м2 • К/Вт => требование выпол-
выполняется (строка 7)
факт. ЛС2 = 3,15м2 • К/Вт > треб. ЛА = 0,90м2 • К/Вт => требование выпол-
выполняется (строка 5.1)
факт. RD = 4,35м2 • К/Вт > треб. RD = 0,90м2 • К/Вт => требование выпол-
выполняется (строка 6)
2. Соответствие требованиям Норм по теплозащите
2.1. Поэлементный метод.
факт. Um = 0,38Вт • м2/К < треб. 17W = 0,50Вт • м2/К => требование выпол-
выполняется
факт. Um = 0,33Вт • м2/К < треб. f/w = 0,50Вт • м2/К => требование выпол-
выполняется
факт. UQl = 0,30Вт • м2/К < треб. UG = 0,35Вт • м2/К => требование выпол-
выполняется
факт. UG2 = 0,30Вт ¦ м2/К < треб. UG = 0,50Вт ¦ м2/К => требование выпол-
выполняется
факт. UD= 0,22Вт • м2/К = треб. UD = 0,22Вт • м2/К => требование выпол-
выполняется
Окно:
Uc q F = UF - gF • SF выходит/входит
7.10. Примеры расчета и применение теплозащиты 105^
Юг: ищ FS1 = 1,ЗВт/м2 ¦ К - 0,67 • 2,4Вт/м2 • К = -0,31Вт/м2 • К- тепло-
поступления
^eq,F,S2 = 2>0 " 0>8 * 2>4 = 0,08Вт/М2 • К
Восток: UeqF0 = 2,0Вт/м2 • К - 0,8 • 1,65Вт/м2 • К = 0,68Вт/м2 • К
Запад: Ueq FW = 1,ЗВт/м2 • К - 0,67 • 1,65Вт/м2 • К = 0,19Вт/м2 • К
AF
- 0,31 • 3,79 + 0,08 • 2,22 + 0,68 ¦ 1,15 + 0,19 ¦ 2,22
9,38
= Q 022Вт/м2К
факт. Ucp cq F = 0,022Bt/m2 • К < доп. Ucp eq F = 0,022Вт/м2 • К - требование
выполняется.
2.2. Метод энергетического баланса.
2.2.1. Годовая потребность в тепловой энергии на отопление при отдельном
определении теплопоступлений от Солнца.
GH = 0,9(QT+GL)-Q,-Gs
Потребность в тепловой энергии на восполнение теплопотерь за счет
теплопередачи через ограждающие конструкции (трансмиссионные тепло-
потери).
QT = 84 @,38 • 84,70 + 0,33 ¦ 5,67+ 1,3 • 6,01 + 2,0 • 3,36 + 2,6 • 2,16+
+ 0,5 • 0,30 • 35,69 + 0,5 • 0,30 • 28,74 + 0,8 • 0,22 • 64,42) =
=6317,52 кВт-ч/год
Потребность в тепловой энергии на восполнение теплопотерь за счет
вентиляции при учете степени воздухообмена 0,8 (80%).
QL= 18,28 -V
QL= 18,28 • (9,965 • 6,465 • 3,08 + 4,445 ¦ 6,465 • 0,045) = 18,28 • 199,71 =
= 3650,85кВт • ч/год
Внутренние теплопоступления через ^4N, так как h < 2,60м.
G, = 25 ¦ ,4N = 25 • 0,32 • V= 25 • 0,32 ¦ 199,72 = 1597,76 кВт • ч/год
или Q, = 8,0 • V= 8,0 ¦ 199,72 = 1597,76 кВт • ч/год
Солнечные теплопоступления.
106 1. Теплозащита
Юг: Qs = 0,46 • 400@,67 • 3,79 + 0,8 • 2,22) = 794,02кВт • ч/год
Восток: Qs = 0,46 • 275 • 0,8 • 1,15 = 116,38кВт • ч/год
Запад: Qs = 0,46 • 275 • 0,67 • 2,22 = 188,16кВт • ч/год
Всего: Qs = 794,02 + 116,38 + 188,16= 1098,56кВт • ч/год
Годовая потребность в энергии на отопление.
<2Н = 0,9 (Qr+Q1)-QI-Qs
GH = 0,9F317,52 + 3650,85) - 1597,76 - 1098,56 = 6275,21кВт • ч/год
Площадь теплообменивающих (наружных) ограждающих конструкций.
А =Ат +АШ +А? +АТ +AQX +AQ1+AD = 84,70 + 5,67 + 9,38 + 2,16 + 35,69 +
64,42 = 230,7бм2
Отапливаемый строительный объем.
V= 9,965 • 6,465 ¦ 3,08 + 4,425 • 6,465 • 0,045 = 199,72 м3
А Ду+Лд+Лд 230,76м2 ..,..
v= v =T^mt = u6m >UM=*
=> доп.0'н = 32,0кВт ¦ ч/м3 • год => QlfH = 100,0кВт • ч/м2 • год
Годовая потребность в энергии на отопление на м3 строительного
объема.
= 31>4кВт"ч/м3"год < доп- е"н=
= 32,0кВт • ч/м3 • год => требование выполняется.
Годовая потребность в энергии на отопление на м2 полезной площади
здания.
„. _ Bн _ 6275
Gh " AN " 0,32м • 199,72м3 = 98'2кВт'4/u*'Г0Д < дот G"h =
= 100,0кВт • ч/м2 • год => требование выполняется.
2.2.2. Годовая потребность в энергии на отопление при учете солнечных
поступлений через величину U окна.
е„=0,9(^+0!)-с,
Потребность энергии на возмещение «трансмиссионных» теплопотерь.
Or-^<*wr4y, + *w2-4«+WV-W- 0,5- кт-Ат + 0,5- ког-
AG1 + Q,S-kD-AD)
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты
QT = 84 @,38 • 84,70 + 0,33 • 5,67 + 0,022 • 9,38 + 2,6 • 2,16 + 0,5 ¦ 0,30 •
35,69 + 0,5 ¦ 0,30 • 28,74 + 0,8 • 0,22 • 64,42) = 5114,08 кВт • ч/год
Потребность в энергии на возмещение теплопотерь от вентиляции.
QL= 18,28 • К= 18,28 • 199,72 = 3650,88кВт • ч/год
Внутренние теплопоступления.
0, = 25 ¦ А^ = 25 • 0,32 • 199,72 = 1597,76 кВт • ч/год
Годовая потребность в энергии на отопление.
QH = 0,9(QT+QL)-G,
BН = 0,9E114,08 + 3650,88) - 1597,76 = 6290,70кВт • ч/год
Годовая потребность в энергии на отопление на м3 строительного
объема.
п, Qn 6290,7
Сн = ~V~ = 199/72^" = 31'5КВТ'Ч/М3'ГОД< Д°П- G"h =
= 32,0кВт • ч/м3 • год => требование выполняется.
Годовая потребность в энергии на отопление на м2 полезной площади
здания.
О 6290 7
= 100,0кВт • ч/м2 • год => требование выполняется.
Расчет по обеим методикам по Нормам теплозащиты (WSchVO) пока-
показал, что по поэлементному методу конструкции проходят хорошо, тогда как
по методу энергетического баланса выполнение требований Норм проис-
происходит с большим трудом. Так как поэлементный метод можно применять
только в домах высотой не более 2-х полных этажей или имеющих не более
3-х квартир, то для небольших зданий, вследствие его простоты его приме-
применение более целесообразно.
1. Теплозащита
Объект: Дача
1. Отапливаемый строит.объем
V: 199,72м3.
Площадь наружных теплопередающих
конструкций: 230,7 6м2.
2.Потребность в тепловой энергии на восполнение теплопотерь через наружные ог-
ограждающие конструкции.
Колонка
Строка
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6
3
1
Элемент
Стена.
Окно.
Крыша, перек-
перекрытие холод-
холодного чердака
Площадь пола
на грунте, пе-
перекрытия над
подвалом, цо-
цокольных стен
Строительные
элементы, отде-
отделяющие отап-
отапливаемые и не-
неотапливаемые
помещения
Перекрытия
над проездами
Потребность в
тепловой энер-
энергии на воспол-
восполнение теплопо-
теплопотерь за счет
вентиляции
2
Краткое
обозна-
обозначение
W1
W2
W3
W4
F1
F2
F3
F4
D1
D2
G1
G2
АВ1
АВ2
DL
ZA
eL=o,9-
3
Площадь
Авм2
84,70
5,67
2,16
2.22
1,15
3,79
2,22
64,42
35,69
28,74
230,76
QT = 84-
18,28 • V-fL
4
Величина
Ub Вт/м2К
0,38
0,33
2,6
1.3
2,0
1,3
2,0
0,22
0,30
0,30
I.U-A
0,9-Ztf-y4-
= 0,9 • 18,28
5
Коэф-
фици-
фициент/
1,0
1,0
0,8
0,5
0,5
1,0
/
/
• 199,72
/L=l,0 без вентиляционной установки;/L в зависимости
от вида вентиляционной установки 0,95, 0,8 или 0,8-65/rjw
6 = 3-4-5
32,19
1,87
5,62
2,89
2,30
4,93
4,44
11,32
5,35
4,31
75,24
5688,14
3285,79
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты
Колонка
Строка
4
5
6
7.
1
Элемент
Солнечные
теплопоступле-
ния
Внутренние
теплопоступле-
ния
Годовая потреб-
потребность в тепло-
тепловой энергии
на отопление
2
Краткое
обозна-
обозначение
Юг1
Юг2
Восток
Запад
3
Площадь
Лвм2
4
Величина
Ub Bt/m2K
5
Коэф-
фици-
фициент/
Qs = 0,46-/-gF-^F
Gs = 0,46 • 400 ¦ 0,67 • 3,79
Gs = 0,46 • 400 • 0,8 • 2,22
Gs = 0,46-275-0,8-1,15
Gs = 0,46 • 275 • 0,67 • 2,22
Щ
6 = 3-4-5
467,23
326,78
116,38
188,16
1098,55
В обычных зданиях G, = 8,0 • V= 8 • 199,72 1597,76
В зданиях бюро Q, = 10 • V
факт. QH = QT + QL-Qs-Ql
Отношение: теплопередающие
ограждающие конструкции / отап-
отапливаемый строительный объем
Требование
доп.б"н = A7,32 -A/V+
13,82)/0,32
факт.Онн = QH/0,32 • V
доп.О'н = A7,32 -A/V+
13,82)
факт.дн = ен/К=
6277,62/199,72
A/V= 230,76/199,72
Требование
выполнено:
6277,62
кВт-ч/год
1,16
100,0
кВгчДйсд
98,2
кВгчДйэд
32,0
кВг-чДАод
31,4
кВг-чДАод
Да
I 10 1- Теплозащита
'/
Пример 17.
Сравнение годовой потребности в энергии на отопление отдельного дома и
дома блокированного типа.
А ми'Ч .Д-'Ц- <Ь%
\ Д.; М.26 12.1 f fi.24
.^i> .^L,
I Ж
1»! < У .t
Рис. 1.71. План дома блокированного типа Рис. 1.72. План отдель-
отдельного дома
Отдельный дом.
Данные:
Наружные стены 17W = 0,40Вт/м2 • К
Окна: *7f=1,5Bt/m2-K
Дверь: UT = 2,6Вт/м2 • К
Перекрытие над подвалами: UG = 0,32Вт/м2 • К
d = 40см
Перекрытие 1-го этажа: d = 34см
Перекрытие верхнего этажа: d = 42см
Высота в свету: h = 2,35м
Первый этаж, верхний этаж и мансарда утеплены, подвал не отаплива-
отапливается.
Утепленная мансарда в рассмотрении не участвует. Площадь окон 1-го и
верхнего этажа одинаковы.
Решение:
Отдельный дом 1-й этаж:
Потребность в тепле на возмещение теплопотерь через конструкции.
QT = 84 @,40 • 138,41 + 1,5 • 13,94 + 2,6 • 2,16 + 0,5 • 0,32 • 150) =
= 8894,76 • 0,9 = 8005,28кВт • ч/год
Потребность в тепле на возмещение теплопотерь за счет вентиляции.
QL=18,28-K
QL= 18,28 ¦ 15,0 • 10,0 • 3,09 = 8472,78 • 0,9 = 7625,50кВт • ч/год
Площадь ограждающих конструкций передающих тепло.
А = A5,0 + 10,0) • 2 • 3,09 + 10,0 • 15,0 = 304,51м2
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты | | lj№
Отапливаемый строительный объем.
V= 10,0 • 15,0 • 3,09 = 463,5м2
Внутренние теплопоступления.
' Gr = 8,0 ¦ К
Q,= 8,0 • 15,0 • 10,0 • 3,09 = 3708кВт • ч/год
или
G,= 25 -А„ = 25 • 0,32 • 15,0 ¦ 10,0 • 3,09 = 3708кВт • ч/год
Солнечные теплопоступления.
Юг: Qs = 0,46 • 400 • 0,7 • 5,05 = 653,02кВт • ч/год
Восток: Gs = 0,46 • 275 • 0,7 - 3,16 = 279,82кВт • ч/год
Запад: Qs = 0,46 • 275 • 0,7 • 3,16 = 279,82кВт • ч/год
Север: Qs = 0,46 • 160 • 0,7 • 2,55 = 131,38кВт • ч/год
Всего: Qs = 1344,04кВт • ч/год
QH = 10578,74кВт -ч/год
А 304,50м2
V 463,5м3
- = 0,66м'
„„ 17,32-0,66 + 13,82 „00 „ , 2
макс. доп. Qh = — irz — = 78,9кВт • ч/м2 • год
факт. Gh = Q32746345 =71'3кВт" ч/м'" год к 78'9кВт'ч/м''год
Отдельный дом: верхний этаж.
Потребность в тепловой энергии на восполнение трансмиссионных
теплопотерь.
QT = 84 @,40 • 124,56 + 1,5 • 13,94) = 5941,66 • 0,9 = 5347,49кВт • ч/год
Потребность в тепле на восполнение теплопотерь за счет вентиляции.
QL=18,28-K
GL= 18,28 • 15,0 • 10,0 • 2,77 = 7595,34 • 0,9 = 6835,81кВт • ч/год
Внутренние теплопоступления.
112 1- Теплозащита
Q,= 8,0 ¦ 15,0 • 10,0 • 2,77 = 3324кВт • ч/год
Солнечные теплопоступления.
Qs = 1344,04кВт • ч/год
QH = 7515,26кВт-ч/год
Площадь наружных ограждающих конструкций.
А = A5 + 10) • 2,77 • 2 = 138,50м2
Отапливаемый строительный объем.
V= 15,0 -10,0 -2,77 = 415,50м3
Ат 138,50м-
V 415,50м3
„. 17,32-0,33 + 13,82 ^лл ^ l2
макс. доп. бн = —! ! !— = 61,1кВт • ч/м • год
0,32
Факт- 2н = Л151^?СА = 56'5кВт" ч/м2' Г°Д < Д°п-2я = бЦкВг • ч/м2 • год
0,32 • 415,50
Концевая секция в доме блокированного типа: первый этаж.
Aw = A5,0 • 2 + 10,0) • 3,09 - 10,77 + 2,16 = 110,67м2
AF= 10,77м2
АТ = 2,16м2
Потребность в тепловой энергии на восполнение трансмиссионных
теплопотерь.
QT = M(Uw-Ay,+ UF-AF+UT-AT+0,5-UG-AG)
QT = 84 @,40 • 110,67 + 1,5 • 10,77 + 2,6 • 2,16 + 0,5 • 0,32 • 150,0) =
= 7563,28 • 0,9 = 6806,95кВт • ч/год
Потребность в тепле на восполнение теплопотерь за счет вентиляции.
QL=18,28-K
QL= 18,28 ¦ 15,0 • 10,0 ¦ 3,09 = 8472,78 ¦ 0,9 = 7625,50кВт • ч/год
Внутренние теплопоступления.
0, = 8,0-К
Q,= 8,0 • 15,0 • 10,0 • 3,09 = 3708кВт • ч/год
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты | 13If
Солнечные теплопоступления.
Юг: Qs = 0,46 • 400 • 0,7 • 5,07 = 653,02кВт • ч/год
Запад: 0S = 0,46 • 275 • 0,7 • 3,16 = 279,82кВт • ч/год
Север: Qs = 0,46 • 160 • 0,7 • 2,55 = 131,38кВт • ч/год
Всего: Qs = 1064,22кВт ¦ ч/год
<2Н = 9660,23кВт • ч/год
Площадь наружных ограждающих конструкций.
А = 273,60м2
Отапливаемый строительный объем.
V= 15,0 -10,0- 3,09 = 463,50м3
А = 273,60м2 =
V 463,50м3
Л„ 17,32 0,59+ 13,82 nf% % п , 2
макс. доп. Qh =— : — = 73,1кЗ, -ч/м2 -год
факт.
9660,23 ,в f , # з ^- „ f „ . 2
- =65,1к,1 -ч/м -год-< макс.доп.2н =73,1 кЗ, • ч/м -год
0,32-463,50
Дом блокированного типа: крайняя секция, верхний этаж.
,4W = A5,0 • 2 + 10,0) • 2,27 - 10,77 = 100,03м2
А,.= 10,77м2
Потребность в тепловой энергии на возмещение трансмиссионных
теплопотерь.
0т = 84 @,4 • 100,03 + 1,5 • 10,77) = 4718,03 • 0,9 = 4246,23кВт • ч/год
Потребность в энергии на возмещение теплопотерь от вентиляции.
QL=18,28-F
QL= 18,28 • 415,50 = 7595,34 • 0,9 = 6835,81кВт • ч/год
Внутренние теплопоступления.
Q, = 8,0 • V
б,= 8,0 • 415,50 = 3324кВт • ч/год
щ I 14 1- Теплозащита
у
Солнечные теплопоступления.
Юг: Qs = 0,46 • 400 • 0,7 • 5,07 = 653,02кВт • ч/год
Запад: Qs = 0,46 • 275 • 0,7 • 3,16 = 279,82кВт • ч/год
Север: Qs = 0,46 • 160 • 0,7 • 2,55 = 131,38кВт • ч/год
Всего: Qs = 1064,22кВт • ч/год
QH = 6693,82кВт -ч/год
Площадь наружных ограждающих конструкций.
А= 110,80м2
Отапливаемый строительный объем.
V= 415,50м3
- = 0,27м
V 415,50м
л, 17,32-0,27 + 13,82 с_о „ . 2
макс. доп. QH = = 57,8кВт • ч/м • год
0,32
факт. Qh = 6693'82 = 50,3кВт • ч/м3 • год -< доп.Bн = 57,8к7, • ч/м2 • год
Дом блокированного типа: средняя секция, первый этаж.
,4W = 15,0 • 2 • 3,09 - 7,61 - 2,16 = 82,93м2
AF = 7,61м2
АТ = 2,\6и2
Потребность в тепловой энергии на возмещение трансмиссионных
теплопотерь.
QT = 84 @,4 • 82,93 + 1,5 • 7,61 + 2,6 • 2,16 + 0,5 • 0,32 • 150,0) =
= 6233,05 • 0,9 = 5609,75кВт • ч/год
Потребность в энергии на возмещение теплопотерь от вентиляции.
QL=18,28-K
GL= 18,28 • 15,0 • 10,0 • 3,09 = 8472,78 • 0,9 = 7625,50кВт • ч/год
Внутренние теплопоступления.
Q, = 8,0-K
QY= 8,0 • 463,50 = 3708кВт • ч/год
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты 115
Солнечные теплопоступления.
Юг: Qs = 0,46 • 400 • 0,7 • 5,07 = 653,02кВт • ч/год
Север: Qs = 0,46 • 160 • 0,7 • 2,55 = 131,38кВт • ч/год
Всего: Qs = 784,40кВт • ч/год
<2Н = 8742,85кВт -ч/год
Площадь наружных ограждающих конструкций.
А = 242,70м2
Отапливаемый строительный объем.
V= 463,50м3
¦ = 0,52м
V 463,50м
максдоп.д* = ^,320,52 + 13,82=7 т
0,32
факт q* = 8742'85 = 58,9кВт • ч/м3 ¦ год < доп.йн = 71,3к1, • ч/м2 • год
0,32 • 463,50
Дополнительное условие для средней секции дома блокированного
типа:
^mw.F = (°>4' 82>93 + Ь5' 7,61 + 2,6 • 2,16): 92,7 =
= б,54Вт/м2 • К < 1,0Вт/м2 • К
Дополнительное условие для средней секции дома блокированного
типа:
А^ = 15,0 • 2 • 2,77 - 7,61 = 75,49м2
AF = 7,61м2
Потребность в тепловой энергии на возмещение трансмиссионных
теплопотерь.
QT = 84 @,4 • 75,49 + 1,5 • 7,61) = 3495,32 • 0,9 = 3145,79кВт • ч/год
Потребность в энергии на возмещение теплопотерь от вентиляции.
QL=18,28-K
QL= 18,28 • 15,0 • 10,0 • 2,77 = 7595,32 • 0,9 = 6835,81кВт • ч/год
Внутренние теплопоступления.
0^8,0-К
Q{ = 8,0 • 415,50 = 3324кВт ¦ ч/год
WI 16 J- Теплозащита
Солнечные теплопоступления.
Юг: 0S = 0,46 • 400 • 0,7 • 5,07 = 653,02кВт • ч/год
Север: 0S = 0,46 • 160 • 0,7 • 2,55 = 131,38кВт • ч/год
Всего: 0S = 784,40кВт • ч/год
0Н = 5873,20кВт • ч/год
максдоп.Q'H = !7.32-0,2+ 13,82 = 540кВт. ^.г()д
факт.0* = 5873>2° = 44,2кВт • ч/м2 • год < доп^ = 54,0кВт • ч/м2 • год
0,32-415,50
Дополнительное условие для средней секции дома блокированного типа:
tfmW+F = @,4 • 75,49 + 1,5 • 7,61): 83,1 = 0,50Вт/м2 • К < 1,0Вт/м2 • К
Ниже приведены результаты расчетов.
Отдельный дом.
Первый этаж: Второй этаж.
0Т = 8005,28кВт • ч/год 0Т = 5347,49кВт • ч/год
0L= 7625,50кВт • ч/год 0L= 6835,81кВт ¦ ч/год
0, = 3708кВт • ч/год 0, = 3324кВт • ч/год
Qs = 1344,04кВт • ч/год Qs = 1344,04кВт • ч/год
QH = 10578,74кВт • ч/год 0Н = 7515,20кВт • ч/год
A/V= 0,66 A/V= 0,33
максдоп.
G"H = 78,9кВт • ч/м2 ¦ год Q"H = 61,1кВт • ч/м2 • год
факт.
Q\ = 71,3кВт • ч/м2 • год Q\ = 56,5кВт • ч/м2 • год
Дом блокированного типа: крайняя секция.
Первый этаж. Второй этаж.
QT = 6806,95кВт • ч/год QT = 4246,23кВт • ч/год
QL= 7625,50кВт • ч/год QL= 6835,81кВт • ч/год
Q, = 3708кВт • ч/год 0Г = 3324кВт • ч/год
Qs = 1064,22кВт • ч/год Qs = 1064,22кВт • ч/год
0Н = 9660,23кВт • ч/год 0Н = 6693,82кВт • ч/год
L10. Примеры расчета и применение теплозащиты
A/V= 0,59 A/V= 0,27
максдоп.
Q"H = 73,1кВт • ч/м2 • год Q"H = 57,8кВт • ч/м2 • год
факт.
0"н = 65,1кВт • ч/м2 • год Q\ = 50,3кВт • ч/м2 • год
Дом блокированного типа: средняя секция.
Первый этаж. Второй этаж.
QT = 5609,75кВт • ч/год QT = 3145,79кВт • ч/год
QL= 7625,50кВт • ч/год QL= 6835,81кВт • ч/год
Q, = 3708кВт • ч/год Q, = 3324кВт • ч/год
Qs = 784,40кВт • ч/год Qs = 784,40кВт • ч/год
0Н = 8742,85кВт • ч/год QH = 5837,20кВт ¦ ч/год
Л/К= 0,52 Л/К= 0,20
максдоп.
Q\ = 71,3кВт • ч/м2 • год Q"H = 54,0кВт • ч/м2 • год
факт.
Q"H = 58,9кВт ¦ ч/м2 • год 0"н = 44,2кВт • ч/м2 • год
Дополнительное условие для средней секции дома блокированного типа:
факт. Um W+F = 0,54Вт/м2 • К факт. Um W+F = 0,50Вт/м2 • К
доп.^+Р=1,0Вт/м2-К
Пример 18.
Сравнение двух зданий с одинаковой площадью застройки и одинаковым
объемом, но с разной площадью наружных стен.
Данные:
Наружные стены Uw = 0,35Вт/м2 • К
Перекрытие над подвалом: UG = 0,30Вт/м2 • К; d = 42см
Перекрытие 1-го этажа: UD = 0,20Вт/м2 ¦ К; d = 47см
Высота в свету: 2,40м
Окна: Юг: ЛР=10м2
Запад/Восток: AF = 8м2
Север: А? = 4м2
F
Дверь: Ц. = 2,8Вт/м2-К
АТ = 2,20м2
Подвальный этаж и чердак не отапливаются.
ffll8 1. Теплозащита
Рис. 1.73. Дом, вытянутый в плане
Рис. 1.74. Компактный дом
13,00
Решение:
Здание 1.
Ат = B4,0 + 7,0) • 2 • 3,29 - 22,0 - 2,20 = 179,78м2
AFX = 22,0м2
AGX = 7,0 • 24,0 = 168,0м2
Аш = 168,0м2
Потребность в тепловой энергаи на возмещение трансмиссионных
теплопотерь.
QT = M(Um-Am+UFl-An+UTl-Atl+0,5-Uai-Aai+0,S-UDl-Am)
QT = 84 @,35 • 179,78 + 1,5 • 22,0 + 2,8 • 2,20 + 0,5 • 0,30 • 168,0 +
+ 0,8 • 0,20 • 168,0) = 12949,69 ¦ 0,9 = 11654,72кВт • ч/год
А = 539,98м2
V= 7,0 • 24,0 • 3,29 = 552,72м3
Потребность в энергии на возмещение теплопотерь от вентиляции.
GL=18,28K
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты |
QL= 18,28 • 552,72 = 10103,72 • 0,9 = 9093,35кВт • ч/год
Внутренние тешюпоступления.
0, = 8,0-К
Q,= 8,0 • 552,72 = 4421,76кВт • ч/год
Солнечные тешюпоступления.
Qs = 0A6-I-gF-AF
Юг: Qs = 0,46 • 400 • 0,7 • 10,0 = 1288,0кВт • ч/год
Запад/Восток: Qs = 0,46 • 275 • 0,7 • 8,0 = 708,4кВт • ч/год
Север: Qs = 0,46 • 160 • 0,7 ¦ 4,0 = 206,08кВт • ч/год
Всего: Qs = 2202,48кВт • ч/год
QH = 14123,83кВт • ч/год
i = m98Ml =
V 552,72м3
максдоп.^ = 17-32-Оо9з82+13-82=96,2кВТ.ч/м2 -год
Здание 2.
Ат = 13,0 • 4 • 3,29 - 22,0 - 2,20 = 146,88м2
AF2 = 22,0м2 АС2= 169,0м2
^2= 2,20м2 ЛО2= 169,0м2
Потребность в тепловой энергии на возмещение трансмиссионных
теплопотерь.
ет = 84 @,35 • 146,88 + 1,5 • 22,0 + 2,8 • 2,20 + 0,5 • 0,30 • 169,0 +
+ 0,8 • 0,20 • 169,0) = 12008,47 • 0,9 = 10807,62кВт • ч/год
Площадь поверхностей, передающих тепло во внешнюю среду.
А = 509,08м2
Отапливаемый строительный объем.
V= 13,0 • 13,0 • 3,29 = 556,01м3
Потребность в энергии на возмещение теплопотерь от вентиляции.
QL= 18,28 • 556,01 = 10163,86 • 0,9 = 9147,48кВт • ч/год
|f 120 L Теплозащита
Внутренние теплопоступления.
Q, = 8,0-K
Q,= 8,0 • 556,01 = 4448,08кВт • ч/год
Солнечные теплопоступления.
Всего: Qs = 2202,48кВт • ч/год
0Н = 13304,54кВт • ч/год
К 556,01м
максдоп^ = 17,32-0,92 +13,82 = кВ 2 год
0,32
факт. Q"H = 13304>54 = 74,8кВт • ч/м2 • год
^н 0,32-556,01
Сравниваемые величины:
Здание 1. Здание 2.
ет = 11654,72кВт • ч/год QT = 10807,62кВт • ч/год
QL= 9093,35кВт • ч/год QL= 9147,48кВт • ч/год
О, = 4421,76кВт • ч/год G, = 4448,08кВт • ч/год
Qs = 2202,48кВт • ч/год 0S = 2202,48кВт • ч/год
QH = 14123,83кВт • ч/год 0Н = 13304,54кВт • ч/год
Л/К= 0,98м-1 A/V= 0,92м
максдоп.
Q"H = 96,2кВт • ч/м2 • год Q"H = 93,0кВт • ч/м2 • год
факт.
Q"H = 79,0кВт • ч/м2 • год Q"H = 74,8кВт • ч/м2 • год
Пример 19.
Жилой дом с отделанной мансардой.
Данные:
На фронтонах находится с каждой стороны по одному окну с размерами
1,76м х 1,26м.
На скатах кровли установлено по 3 окна типа «Велюкс»: Размеры 1,26м х
1,51м. Все окна и двери имеют величину Uf=\,5Bt • м2К. Общий энергети-
энергетический коэффициент пропускания gF=0,7
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты 121 J
Остекление наружной двери составляет 70% от всей площади двери.
Окна в подвальном этаже имеют размеры 1,26м.хО.76м.
Требуется определить:
1. Соответствие требованиям DIN 4108
2. Соответствие нормам по теплозащите(\У5сЬ\Ъ).
2.1. По поэлементарному методу.
2.2. По методу энергетического баланса.
2.2.1. Годовую потребность в энергии на отопление при раздельном опреде-
определении солнечных теплопоступлений.
2.2.2. Годовую потребность в энергии на отопление при учёте солнечных
теплопоступлений путём включения в эквивалентную величину (/окон.
J
A A.
?
Древесностружечная плита
I ' (плита плоского прессования)
4 Воздушная прослойка
- Минеральный войлок WLGr 035
* Деревянная обшивка
Рис. 1.75. Перекрытие по затяжке стопил
Дубовый паркет
-Отапливаемая стяжка
• WLGr 040-РР-пенопласт
' Железобето
-— WLGr 040-РР-пенопласт
\
Известково-цементная штукатурка
В месте западающей
наружной стены
и террасы
Рис. 1.76. Перекрытие первого этажа
"*.t "У; У-.: ¦ л у \-^T}.-i - WLGr 040-полифенольный пенопласт
2 ////// //гг- Железобетон
~*~~ "•¦' -' ¦•¦¦¦ ' ¦'•¦¦•'^? - Известковая штукатурка
Рис. 1.77. Перекрытие первого этажа под выгородкой мансарды от ската кровли
ffl22 /. Теплозащита
WLGr040-neHOCTeioio
Керамическая плитка
Отапливаемая стяжка
Минеральный войлок WLGr040
— Железобетон
Известково-цементная штукатурка
s/ / .•''¦ »«-¦)..-¦ r.'-.iiv^now
под террассой •
Рис. 1.78. Перекрытие над подвалом
УУЬСгОбО-пеностекло в
битумной оболочке —
Выравнивающая стяжка —
Гидроизоляционная стяжка
Тощий бетон
- Керамическая плитка
' Отапливаемая стяжка
I— Разделяющий слой
Железобетон
00
00
«г»
'У/
'/,
¦ •'' '
. • ' /
А
/
/
/\
$
"А-
Уь
1
*
/
v V
Л ^
/у
v\
Ь/
/
Л.
/
/
у
v" / \-
К i •,
Рис. 1.79. Пол по грунту
Обрешетка вдоль ската кровли
Пленка
Деревянная обшивка
Стропильные ноги 10/18см, шаг 62,5см
Минеральный войлок WLGrO35,
в промежутке между стропилами с1=18см
— Обрешетка 24/48мм
— Гипсокартонные плиты
Рис. 1.80. Состав крыши мансарды
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты 123 JJJ
12,99 L | Рис. 1.81. План перво-
первого этажа
Рис. 1.82. План подва-
подвала
и и
Щ
Ж
.20
13,78
2С
14,18
не отапливается
Рис. 1.83. Разрез
124 1. Теплозащита
Гипсоизвестковая штукатурка
KS20-1.6
Минеральный войлок WLGrO35
Воздушная прослойка
г минеральные
г Воздушная п
г— KSVm22-1,8
Рис. 1.84. Состав стены
первого этажа
¦ Цементная штукатурка Рис. 1.85. Состав стены подвала
¦ Пеностекло WLGr050
Железобетон В25
— Пароизоляция
Известковая штукатурка
Г
Стена между мансардой и скатом крыши: Процент
заполнения каркасом 20%. Деревянный каркас.
101 20
Гипсокартонные плиты
Минеральный войлок WLGr 035
ДСП (плиты плоского прессования)
Рис. 1.86. Состав стены
между мансардой и ска-
скатом крыши
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты | 25j|
Решение:
Наружная стена первого этажа и фронтона.
RTm = \/h + dj\ + dj^ + dJX3 + dJXA + \/he =
= 1/8 + 0,015/0,70 + 0,24/0,79 + 0,08/0,035 + 0,17 + 0,115/0,99 + 1/23 =
= 3,066м2-К/В
RTm = 3,066 m2 • К/Вт
Л1 = 2,90 m2 • К/Вт
-окна: -3,26-2,01-1,51-1,76
-3,51-1,51-1,26-1,51-2
-2,01 -1,26 -1,01 -1,26
-дверь: -1,51-2,135
-окна во фронтоне: -1,76-1,26-2
Ат= 155,51+39,25
-окна 1-ого этажа: 22,12
-дверь: 3,22
-окна во фронтоне: 4,44
^= 164,98м2
Подвал: Наружные стены над уровнем земли
Rom = Щ + dJX{ + dJX, + djk, + dj\ + I/A. =
= 1/8 + 0,02/0,87 + 0,20/2,1 + 0,10/0,05 + 0,02/1,4 + 1/23 =
= 2,30м2 • K/B
R^ = 2,13m2 • К/Вт =* Um = 0,43Bt/m?
^ = (H,42 + 12,545) • 1,225 ¦ 2 - 1,26 ¦ 0,76 • 11 = 66,26 - 10,53 = 55,53м2
Мансардный этаж
Скат крыши: промежуток между стропильными ногами.
Лгда = Щ + <*Л +л4 + <*Л + ^А + УК =
= 1/8 + 0,015/0,21 + 0,17 + 0,18/0,035 + 0,024/1,13 + 1/12 =
*„, =5,777* -К/Вт
^О|=0,17Вт/м2-К
|f 126 /• Теплозащита
Скат крыши: В месте стропил
R\D2 = 1/8 + 0,015/0,21 + 0,17 + 0,18/0,13 + 0,024/0,13 + 1/12
RVD2 = 2,02м2 -К/Вт
?ГО2 = 0,50Вт/м2-К
=* ^среди ,di = 0,22Вт/м2 • К; RDl = 4,34м2 • К/Вт
Ат = 3,05 • 12,585 • 2 - 1,26 • 1,51 • 6 = 76,77 - 11,42 = 65,35м2
Перекрытие по затяжке стропил
RjD2 = 6,52м2 • К/Вт =ф Um = 0,15Вт/м2 • К (затяжками пренебрегаем)
ЛО2=6,46м2К/Вт
AD2 = 5,20 -12,585 = 65,44м2
Перекрытие над подвалом под террасой:
Jl^ = 1/Л + rf/A, + UJ\ + ^ + ^А4 + dJX^ \/he = 1/8 +
+ 0,015/0,87 + 0,18/2,1 + 0,20/0,04 + 0,06/1,4 + 1/23
^ = 5,324м2 • К/Вт => GD3 = 0,19Вт/м2 • К; RD3 = 5,16м2 • К/Вт =ф
Лоз = 5,51-2,735= 15,07м2
Стена подвала в грунте:
ЯС01 = 1/А + rft/^ + rf/Я, + UJ\ + ^A4 + Щ = 1/8 +
+ 0,02/0,87 + 0,20/2,1 + 0,10/0,05 + 0,02/1,4 + 1/оо
RTGl = 2,258м2 • К/Вт => tfGi = 0,44Вт/м2 • К; RGX = 2,13м2 • К/Вт
AGl = A4,42 + 12,545) • 2,11 • 2 = 113,79м2
Пол по грунту:
RT02 = 1/Л + rf/A, + dj\ + rf/^ + 1/Ae = 1/во + 0,15/2,1 + 0,18/0,06 +
+0,04/2,1 + 1/оо=>
=> UC2 = 0,32Вт/м2 • К; RG2 = 3,09м2 • К/Вт
AG2 = 14,42 • 12,545 - 5,645 • 1,02 = 175,14м2
/. 10. Примеры расчета и применение теплозащиты | 27 j|
Выступающее наружу перекрытие первого этажа в месте западения
наружной стены (в плане), а также над террасой.
dJK + УК = У°° + 0,10/0,04 +
+ 0,16/2,1 + 0,10/0,04 + 0,015/0,87 + 1/23
^DL = 5,137м2 • К/Вт => UDL = 0,19Вт/м2 • К; RDL = 5,09м2 • к/Вт
ADL = 5,5Г 2,735 - 5,86 • 1,235 = 22,31м2 Включая примыкающую
облицовку.
Стена между помещением мансарды и скатом кровли (стена застрехи):в
промежутках между стойками.
Ял* = 1/8 + 0,015/0,21 + 0,16/0,13 + 0,019/0,13 + 1/8
Л^-1,698
= 0,28Вт/м2 • К; Дсредн>D4 = 3,32м2 • К/Вт
^=1,0-12,585-2 = 25,17м2
Чердачное перекрытие в районе застрех:
УК = I/8 + 0,015/0,87 +
4- 0,16/2,1 + 0,15/0,04 4- 0,019/0,13 + 1/8 = 4,24м2 • К/Вт
Я^ = 4,24м2 • К/Вт => UAB = 0,24Вт/м2 • К; ДАВ = 3,99м2 • К/Вт
ААВ= 12,585-1,98- 2 = 49,84м2
1. Соответствие требованиям DIN 4108.
факт./^, = 2,90м2 • К/Вт > треб./^ = 1,2м2 • К/Вт требование выполня-
выполняется (строка 1)
факт./?^ = 2,13м2 • К/Вт > треб./^ = 1,2м2 • К/Вт требование выполня-
выполняется (строка 1)
факт.Лш = 4,34м2 • К/Вт > треб.Ло = 1,75м2 • К/Вт требование выполня-
выполняется: легкие конструкции
факт./?02 = 6,46м2 • К/Вт > треб./?в = 1,75м2 • К/Вт требование выполня-
выполняется: легкие конструкции
факт./?03 = 5,16м2 • К/Вт > треб./?0 = 1,2м2 • К/Вт требование выполняет-
выполняется (строка 8.2)
факт.ЛО1 = 2,13м2 • К/Вт > треб.Л0 = 1,2м2 • К/Вт требование выполняет-
выполняется (строка 1)
факт./?О2 = 3,09м2 • К/Вт > треб.Ло = 0,90м2 • К/Вт требование выполня-
выполняется (строка 5.1)
|( 128 1. Теплозащита
факт.Л0Ь = 5,09м2 • К/Вт > треб.Ло = 1,75м2 • К/Вт требование выполня-
выполняется (строка 8.1)
факт.Лт D4 = 3,32м2 • К/Вт > треб.До = 0,35м2 • К/Вт требование выпол-
выполняется (строка 4.1)
факт.ЛАО = 3,99м2 • К/Вт > треб.Ло = 0,90м2 • К/Вт требование выполня-
выполняется (строка 6)
2. Соответствие требованиям Норм по теплозащите
2.1. Поэлементный метод.
факт. Um = 0,ЗЗВт/м2 • К < треб. U^ = 0,50Вт/м2 • К требование выполняется
факт. Um = 0,43 Вт/м2 • К < треб. U^ = 0,50Вт/м2 • К требование выполняется
факт.?/тШ = 0,22Вт/м2 ¦ К < треб.?/о = 0,22Вт/м2 • К требование выпол-
выполняется
факт.?/02 = 0,15Вт/м2 • К < треб.?/о = 0,22Вт/м2 • К требование выполняется
факт.?/03 = 0,19Вт/м2 • К < треб.?/о = 0,22Вт/м2 • К требование выполняется
факт.^О1 = 0,44Вт/м2 • К > Tpe6.tfG = 0,35Вт/м2 • К требование не выпол-
выполняется
факт. UC2 = 0,32Вт/м2 • К < треб. UG = 0,35Вт/м2 • К требование выполняется
факт. UDL = 0,19Вт/м2 • К < треб. UD = 0,22Вт/м2 • К требование выполняется
факт. ?7D4 = 0,28Вт/м2 • К < треб. UQ = 0,35Вт/м2 • К требование выполняется
факт. U^ = 0,24Вт/м2 • К < треб. ?/w = 0,35Вт/м2 • К требование выполняется
Окно:
UeqF =UF-gF-SF выходит/входит
Ориентация Юг: UcqFS = 1,5Вт/м2 • К - 0,7 • 2,40Вт/м2 • К
UeqFS = -0,18Вт/м2 • К - теплопоступления
Восток/Запад: Ucq F0/w = 1,5 — 0,7-1,65 = 0,35Вт/м2 • К
Север: tfcqFN = 1,5 - 0,7 • 0,95 = 0,84Вт/м2 • К
Плоскости окон:
Юг: ЛР5 = AKG + AEG + ADG = 1,26 • 0,76 • 3 + 3,26 • 2,01 +
+ 1,51 • 1,76 + 1,76 • 1,26 = 14,30м2
Восток/Запад: А = Аш + AEG + ADF = 1,26 • 0,76 • 6 + 3,51 • 1,51 +
+ 1,26 • 1,51 • 2 + 1,01 • 1,26 + 1,26 • 1,51 • 6 = 27,54м2
Север: ^FN = AKG + AEG + ADG = 1,26 • 0,76 ¦ 2 + 2,01 • 1,26 +
+ 1,51 - 2,135 + 1,76 • 1,26 = 9,89м2
AF = 51,73м2
Факт^сРеДн.,ея,Р = 0,30Вт/м2 • К < доп. ?/срсдн eq F = 0,70Вт/м2 • К
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты
^eq F 0/W Aq F 0/W + ^eq FN
= (-0,18 • 14,30 + 0,35 • 27,54 + 0,84 • 9,89)/51,73 = 0,30 Вт/м2 • К
- требование выполняется.
2.2. Метод энергетического баланса.
2.2.1. Годовая потребность в тепловой энергии на отопление при отдельном
определении теплопоступлений от Солнца.
+ 0,8 • Um -AD3 + 0,8 • UmD4 -Ам + 0,5 • UQX -AQ] + 0,5 ¦ UG2 • A
QX AQ] + 0,5 UG2 AQ1
QT = 84@,33 • 164,98 +0,43 • 55,53 +1,5 • 51,73 + 0,8 • 0,22 • 65,35 +
+ 0,8 • 0,15 • 65,44 + 0,8 • 0,19 • 15,07 + 0,8 • 0,28 • 25,17 + 0,5 ¦ 0,44 • 113,79
+ 0,5 • 0,32 • 175,14 + 0,19- 22,31 + 0,5 • 0,24 • 49,84) = 20703,93кВт • ч/год
Потребность в тепловой энергии на восполнение теплопотерь за счет
вентиляции при учете степени воздухообмена 0,8 (80%).
QL = 18,38 • V= 18,28 • 1342,29 = 24537,06кВт • час/год
Внутренние теплопоступления.
G, = 8,0 • V= 8,0 • 1342,29 = 10738,32 кВт • час/год
Солнечные теплопоступления.
Qs = 0,46-I-gF-AF
Юг: Qss = 0,46 • 400 • 0,7 • 14,30 = 1841,84кВт ¦ ч/год
Восток/Запад: Qs>0/w = 0,46 • 275 • 0,7 • 27,54 = 2438,67кВт • ч/год
Север: Qs N = 0,46 • 160 • 0,7 • 9,89 = 509,53кВт • ч/год
Всего: Qs = 4790,04кВт • ч/год
Площадь ограждающих конструкций.
А = 164,98 + 55,53 + 51,73 + 65,35 + 65,44 + 15,07 + 25,17 + 113,79 +
+ 175,14 + 22,31 + 49,84 = 804,35м2
Отапливаемый строительный объем.
130 1- Теплозащита
Максимальный допустимый расход тепловой энергии на отопление на
м3 отапливаемого объема или на м2 полезной площади.
V= 14,46 • 12,585 • C,335 • 2,875) + 10,5 • 1,0 • 12,585 + A0,5 + 5,20)/2 •
•1,50 • 12,585 - 5,625 • 1,0 • C,335 + 2,875) - 5,51 • 2,50 • 2,41 = 1342,29 м3
A/V= 804,35м2/1342,29м3= 0,60м-1 > 0,5 => доп.дн = 17,32 -A/V+
+ 13,82 = 17,32 • 0,60 + 13,82 = 24,2кВт/м3 • год => 0'н = 0Н/О,32 =
= 75,7кВт/м2 • год
Годовая потребность в энергии на отопление.
GH = 0,9B0703,93 + 24537,06) - 10738,32 - 4790,04 = 25188,53кВт • час/год
QH = QH/V= 25188,53/1342,29 = 18,8кВт • час/м3 • год < доп.0н =
= 24,2кВт/м3 • год - требование выполняется.
G'h = Qh/An = 25188,53/@,32 • 1342,29) = 58,6кВт/м2 • год < доп.е"н =
= 75,7кВт/м2 • год - требование выполняется.
2.2.2. Годовая потребность в энергии на отопление при учете солнечных
поступлений через величину f/окна.
GH = 0,9 (QT +QL)-Q,
QT = 84 (Um -Ат+ иш-АшЛ- Umfiqn • А?+ 0,8 • U^-^+Qfi ¦ Um-Am +
QT = 84 @,33 • 164,98 + 0,43 • 55,53 + 1,30 • 51,73 + 0,8 • 0,22 • 65,35 +
+ 0,8 • 0,15 • 65,44 + 0,8 • 0,19 ¦ 15,07 + 0,8 • 0,28 • 25,17 +
+ 0,5 • 0,44 • 113,79 + 0,19 ¦ 22,31 + 0,5 • 0,24 • 49,84) =
= 15489,54кВт-ч/год
Потребность в тепловой энергии на восполнение теплопотерь за счет
вентиляции при учете степени воздухообмена 0,8 (80%).
QL = 18,28 ¦ V= 18,28 • 1342,29 = 24537,06кВт • ч/год
Внутренние теплопоступления.
Q{ = 8,0 • V= 8,0 • 1342,29 = 10738,32кВт • ч/год
Годовая потребность в энергии на отопление.
QH = 0,9A5489,54 + 24537,06) - 10738,32 = 25285,62кВт • ч/год
/. 10. Примеры расчета и применение теплозащиты
Годовая потребность в энергии на отопление на м^ строительного
объема.
25285,62/1342,29 = 18,8кВт • ч/м1 • год < доп.0'н =
= 24,2кВт • ч/м3 • год — требование выполняется.
Годовая потребность в энергии на отопление на м2 полезной площади
здания.
G"H = QJA^ = 25285,623/@,32 • 1342,29) = 58,8 кВт • ч/м2 • год < доп.0'н
= 75,7кВт • ч/м2 • год - требование выполняется.
Объект: Жилой дом с мансардой
1. Отапливаемый строит.объем Площадь наружных ограждающих
V: 1342,29м3. конструкций:804,32м2.
2.Потребность в тепловой энергии на восполнение «трансмиссионных» теплопотерь.
Колонка
Строка
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
1
Элемент
Стена.
Окно.
Крыша, перек-
перекрытие холод-
холодного чердака
Площадь пола
на грунте, пе-
перекрытия над
подвалом, цо-
цокольных стен
Строительные
элементы, отде-
отделяющие отап-
отапливаемые и не-
неотапливаемые
помещения
2
Краткое
обозна-
обозначение
W1
W2
W3
W4
F1
F2
D1
D2
D3
D4
G1
G2
АВ
3
Площадь
Лвм2
164,98
55,53
51,73
65,35
65,44
15,07
25,15
113,79
175,14
49,84
4
Величина
U* Вт/м2К
0,33
0,43
1,5
0,22
0,15
0,19
0,28
0,44
0,32
0,24
-5
Коэф-
фици-
фициент/
1,0
1,0
0,8
0,5
0,5
6 = 3-4-5
54,44
23,88
77,60
11,50
7,85
2,29
5,64
25,03
28,02
5,98
1. Теплозащита
Колонка
Строка
2.6
3
4
5
6
7.
1
Элемент
Перекрытия
над проездами
Потребность в
тепловой энер-
энергии на воспол-
восполнение теплопо-
терь за счет
вентиляции
2
Краткое
обозна-
обозначение
DL
IA
3
Площадь
Аъмг
22,31
4
Величина
Ub Вт/м2К
0,19
5
Коэф-
фици-
фициент/
1,0
6 = 3-4-5
4,24
804,35 XU-A-f 246,47
GT = 84 ¦ 0,9 • ZU- A •/= 18633,13кВгча#д
QL = 0,9-18,28 -V-fL
22083,36
кВгчас^од
.?=1,0 без вентиляционной установки;/L в зависимости
от вида вентиляционной установки 0,95, 0,8 или 0,%65/tjw
Солнечные
теплопоступле-
ния
Юг
Восток
Запад
Север
Qs = 0,46-/-gF->4F
Qs = 0,46 • 400 • 0,7 • 14,30
fis = 0,46 • 275 • 0,7 • 17,69
Gs = 0,46 • 275 • 0,7 • 9,85
(?я = 0,46 -160 -0,7 -9,89
1841,84
1566,45
872,22
188,16
«?я 4790,04
Внутренние
теплопоступле-
ния
Годовая потреб-
потребность в тепло-
тепловой энергии
на отопление
В обычных зданиях Q, = 8,0 ¦ V= 10738,32кВгчасДод
В зданиях бюро Q, = 10 • V
Факт.ен=ет+оь-е8-е1
Отношение: теплопередающие
ограждающие конструкции / отап-
отапливаемый строительный объем
A/V= 804,35/1342,29
= 0,60
Требование доп.Син = A7,32 -Л/К+13,82)/0,32
факт.емн = ен/0,32 • V
доп.б'н = A7,32 -A/V+ 13,82)
факт.0'н = 0н/К
Требование
выполнено
25188,13
кВт-ч/год
75,7
кВгчД^пд
58,6
кВгчАйод
24,2
кВгчум'пэд
18,8
кВгчЛйод
Да
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты 133jj)
Соответствие требованиям DIN 4108
Описание здания: Жилой дом с мансардой
Наименование населенного пункта:
Номер дома:
Строка
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Вид конструк-
конструктивного
элемента
Наружные
Межквартир-
Межквартирные стены
Строка
1.1
стены
1.2
2.1
2.2
Наименование
Обычные
Детали малой
площади
В домах без
центрального
отопления
В домах с
центральным
отоплением
Стены лест-
лестничной клетки
Перекрытия
между кварти-
квартирами и между
офисами раз-
разных хозяев.
Нижняя гра-
граница жилых
и рабочих по-
помещений без
подвала
4.1
4.2
5.1
5.2
Обычные
В зданиях
бюро с цент-
центральным
отоплением
Пол по грунту
Перекрытие
над невенти-
лируемым
подпольем
Чердачные
перекрытия
(чердак холод-
холодный)
Перекрытие
над подвалом
Перекрытия,
отделяющие
жилые и рабо-
рабочие помеще-
помещения от наруж-
наружного воздуха.
8.1
8.2
Наружный
воздух снизу
Наружный
воздух сверху
Легкие
конструкции
Улица:
Кварти
Пло-
Площадь
164,98
175,14
49,84
22,31
65,35
65,44
ра:
Коэффициенты
теплопередачи
Мах.доп.
U Вт/м2К
1,39; 1,32»
1,56; 1,47')
1,96
3,03
1,96
1,64
2,38
0,93
0,81
0,90A,52)
0,81A,27)
0,51 0,50»
@,66) @,65)»
0,79A,03)
0,58
Фактич.
UBr/rfK
0,33
0,32
0,24
0,19
0,22
0,15
» Элементы с воздушной прослойкой за наружной облицовкой. Значения в скоб-
1. Теплозащита
Соответствие нормам по теплозащите (поэлементный метод)
Описание здания:
Наименование населенного пункта:
Номер дома:
Вид конструктив-
конструктивного элемента
Наружные стены
Перекрытия холодных
чердаков и покрытия
(включая скаты кры-
крыши), которые граничат
с наружным воздухом
Перекрытия над под-
подвалом, стены и пере-
перекрытия, отделяющие
неотапливаемые поме-
помещения, а также перек-
перекрытия и стены, грани-
граничащие с грунтом.
Выходящие наружу
окна, остекленные
двери и окна в плоскос-
плоскости крыши.
Наимено
вание /ориен-
/ориентация
uD
"с
Север
Восток
Запад
Юг
В среднем
Улица:
Квартира №
Площадь
164,98;
55,53
65,35
65,44
15,07
113,79
175,14
25,17
49,84
9,89
17,68
9,85
14,30
Коэффициент
теплопередачи
и
Мах. доп.
U Вт/м2К
0,50
0,22
0,35
Фактич.
U Вт/м2К
0,33; 0,43
0,22
0,15
0,19
0,44
0,32
0,28
0,24
0,84
0,35
0,35
-0,18
0.30
1.10.1. Рекомендации по утеплению
мансарды от StSOROC*
Основные принципы утепления мансарды
Основа теплой мансарды — эффективные теплоизоляционные материалы,
применяемые в точном соответствии с технологиями утепления.
Жесткие условия эксплуатации мансардного этажа и новые теплотехни-
теплотехнические нормы диктуют повышенные требования к качеству используемого
утеплителя.
Утеплитель в течение всего срока службы мансарды должен сохранять
свои свойства: высокое термическое сопротивление, геометрические раз-
размеры, прочностные характеристики, водостойкость.
Сегодня на рынке теплоизоляционных материалов представлен широ-
широкий выбор утеплителей, однако не все они идеально подходят для исполь-
использования в мансардном строительстве.
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты
*
Основные области применения теплоизоляционных материалов ЗАО "Изорок"
Для утепления мансарды требуется утеплитель с низким показателем
водопоглощения и высокой водостойкостью, т.к. при возможном попада-
попадании влаги внутрь конструкции крыши, термическое сопротивление, гео-
геометрические размеры и прочностные характеристики утеплителя могут из-
измениться, что приведет к нарушению условий эксплуатации мансарды.
Естественно, утеплитель мансарды должен быть огнестойким, экологи-
экологически чистым и безопасным для человека.
Наиболее подходят для применения в мансардном строительстве утеп-
утеплители на основе каменной ваты из горных пород габбро-базальтового типа,
среди которых особое место занимает продукция ЗАО «ИЗОРОК», россий-
российской компании со 100% иностранными инвестициями.
Использование компанией современных технологий позволяет выпускать
широкий спектр материалов с уникальными свойствами: низкой теплопровод-
теплопроводностью (от 0,035 Вт/(м2*°С)), высокими прочностными характеристиками
(прочность на сжатие при 10%-ной деформации до 60 кПа), низким водо-
поглощением A-1,5%), негорючестью (НГ), хорошей паропроницаемостью,
высокой звукоизолирующей способностью и экологической чистотой. Тех-
Технические характеристики теплоизоляционных материалов Изорок приве-
приведены в таблице на следующей странице.
В основе долговечной мансарды лежат, на наш взгляд, два основных
принципа. Первый: создание непрерывного контура утепления по всему
периметру мансардного этажа. Второй: обеспечение надежной гидро и па-
роизоляции вокруг контура утепления, а также его вентиляции.
Характеристики
Плотность
Длина х ширина
Толщина
Сжимаемость
Прочность на сжатие при
10%-ной деформации
Прочность на отрыв
слоев
Теплопроводность
• при температуре 10°С
• при температуре 25°С
• при усл. эксплуатации А
• при усл. эксплуатации Б
Водопоглощение по
объему
Влажность по массе
Содержание органичес-
органических веществ, по массе
Горючесть
Единица
измерения
кг/м3
мм
мм
%, не более
кПа, не
менее
кПа, не
менее
Вт/(м2-°С),
не более
%, не более
%, не более
%, не более
степень
ИЗОЛАЙТ
50
ЮООх
500
50-120
7
—
—
0,035
0,036
0,042
0,045
1,5
0,5
2,5
нг
ИЗОВЕНТ
90
ЮООх
500
50-120
-
20
3,0
0,037
0,039
0,044
0,046
1,5
0,5
3,5
НГ
ИЗОФЛОР
ПО
ЮООх
500
50-120
-
25
4,0
0,037
0,041
0,043
0,046
1,5
0,5
4,0
НГ
ИЗОРУФ-Н
130
ЮООх
500
50-120
-
30
7,0
0,038
0,041
0,044
0,047
1,5
0,5
4,0
НГ
ИЗОРУФ
150
ЮООх
500
50-100
-
45
7,5
0,039
0,042
0,045
0,047
1,0
0,5
4,0
НГ
ИЗОРУФ-В
175
ЮООх
500
40
-
60
15,0
0,040
0,041
0,047
0,049
1,0
0,5
4,0
НГ
ИЗОФАС
160
ЮООх
500
40-100
-
45
15,0
0,037
0,041
0,046
0,048
1,0
0,5
4,0
НГ
П-76
до 75
ЮООх
500
60-90
10
—
—
0,040
—
0,5
3,0
НГ
П-125
80-1
1000
х500
50-1
5
—
—
0,04
5,0
0,5
4,0
НГ
/. 10. Примеры расчета и применение теплозащиты
Создание непрерывного контура утепления.
Выделим основные элементы конструкции мансарды, которые необходимо
утеплить: крыша, перекрытия, фронтон, если он присутствует, и перегородки.
Крыша. Для мансардной крыши рекомендуется использовать негорючие гид-
рофобизированные плиты марки ИЗОЛАЙТ (плотность 50 кг/м3). Помимо
этого для конструкции мансарды подходят плиты марок П-125, П-75.
На практике, теплоизоляционный материал укладывают над, под или
между стропилами. Часто используют комбинированный вид изоляции:
утеплитель укладывается между стропилами, а также над и (или) под стро-
стропилами. Плиты монтируются враспор между стропилами, и под (над) стро-
стропилами — в обрешетку (рис. 1).
Недопустимо «экономить» на суммарной расчетной толщине утеплите-
утеплителя, которая определяется в соответствии со СНиП 23-02-2003. Так, в мос-
московском регионе толщина минераловатного утеплителя для обеспечения
термического сопротивления 4,71 м2 • °С/Вт должна быть не менее 220 мм.
При устройстве тепловой изоляции в несколько слоев утеплитель уклады-
укладывается с перекрытием швов предыдущих плит (рис. 2).
: . г '""*'" ""'"~Иж?\ 1. Ветро-гидроизоля-
) ционная пленка.
2. Кровельное покры-
покры3. Обрешетка кровли.
4. Утеплитель марки
ИЗОРОК.
5. Пароизоляционная
пленка.
Утепление плитами ИЗОРОК элементов крыши.
Важно грамотно спроектировать и выполнить утепление узлов конст-
конструкции: примыканий со стенами, с оконными проемами, свесов, ендов,
конька крыши и т.д.
При утеплении конька, ендовы, хребта необходимо обеспечить точное
сопряжение теплоизоляционных плит в местах схождения плоскости кры-
крыши для формирования непрерывного контура утепления (рис.3, рис. 4).
1. Ветро-гидроизоля-
Ветро-гидроизоляционная пленка.
2. Кровельное покры-
покрытие.
3. Обрешетка кровли.
4. Утеплитель марки
ИЗОРОК.
5. Пароизоляционная
пленка.
6. Вентиляционный
элемент.
Утепление плитами ИЗОРОК элементов крыши.
1. Теплозащита
Особое внимание следует уделить утеплению мансардных окон. Необходи-
Необходимо обеспечить соответствующую расчету толщину утеплителя по всему кон-
контуру оконного проема, иначе в местах снижения толщины утеплителя веро-
вероятны промерзания (рис. 5). Зависимость сопротивления теплопередачи
кровельной конструкции от толщины утеплителя показана на рис. 6.
1. Ветро-гидроизоля-
Ветро-гидроизоляционная пленка.
2. Кровельное покрытие.
3. Обрешетка кровли.
4. Утеплитель марки
ИЗОРОК.
5. Пароизоляционная
пленка.
6. Вентиляционный
элемент.
7. Участок возможного
промерзания.
Утепление плитами ИЗОРОК элементов окна крыши.
На свесе крыши необходимо выполнить гидроизоляцию и предусмот-
предусмотреть отверстия для вентиляции утеплителя (рис.7). В местах выпуска печных
и вентиляционных труб потребуется механическая обработка минераловат-
ных плит для плотного облегания трубы и дополнительная гидроизоляция
примыкания трубы и кровельного покрытия.
1. Ветро- гидроизоля-
гидроизоляционная пленка.
2. Кровельное покры-
покрытие.
3. Обрешетка кровли.
4. Утеплитель марки
ИЗОРОК.
5. Пароизоляционная
пленка.
6. Контробрешетка.
7. Элементы наружной
части трубы.
8. Гидроизоляция
примыкания трубы и
кровельного покрытия.
Утепление плитами ИЗОРОК элементов крыши.
Перекрытия. К теплоизоляционным материалам перекрытий предъявля-
предъявляются повышенные требования по теплотехническим, противопожарным,
гигиеническим и звукоизолирующим характеристикам. Рассмотрим 3 ос-
основных вида перекрытий, используемых при строительстве мансардного
этажа:
• железобетонные перекрытия с наливным или керамическим полом-. Ре-
Рекомендуется использовать утеплитель с повышенными прочностными
характеристиками — плиты ИЗОФЛОР марки ИЗОРОК. При устройстве
стяжки, во избежание мокрых процессов, над утеплителем нужно устро-
устроить пленочную ванну с нахлёстами на стены. Если изолируемые поме-
1.10. Примеры расчета и применение теплозащиты
щения дома отличаются по влажности внутренней среды, то необходи-
необходимо сделать под утеплителем пароизоляционный слой,
железобетонные перекрытия с деревянным настилом по лагам. Механи-
Механической нагрузки на утеплитель нет, поэтому, используют легкие плиты
ИЗОЛАЙТ. При устройстве настила желательно предусмотреть венти-
вентиляционные зазоры в противоположных углах помещения. Для уменьше-
уменьшения проникновения шума через перекрытия мансарды лаги устанавли-
устанавливаются на звукоизолирующие прокладки (рис.9),
деревянные балочные перекрытия. Между (под или над) балками устра-
устраивается черновой пол, на который укладывается утеплитель. Рекомен-
Рекомендуемый материал — плиты ИЗОЛАЙТ. Для защиты от влаги несущих де-
деревянных балок и утеплителя используют дополнительный
гидроизоляционный слой (рис.10).
1. Половое покрытие.
2. Лаги.
3. Гидроизоляционная пленка.
4. Утеплитель ИЗОРОК.
5. Потолочное покрытие.
6. Пароизоляционная пленка.
7. Звукоизолирующая прокладка.
Утепление плитами ИЗОРОК элементов перекрытия мансарды.
Фронтон мансарды. При утеплении фронтона используют три основных тех-
технологии: слоистая кладка, навесной вентилируемый фасад, штукатурный
фасад.
• в слоистой кладке утеплитель располагается между несущей стеной и вне-
внешним защитно-декоративным слоем кирпича. Рекомендуемый матери-
материал — плиты ИЗОЛАЙТ. Если расчетом определено накопление в утепли-
утеплителе влаги, то применение пароизоляции обязательно.
• утепление стены здания по технологии «вентилируемый фасад» тепло-
теплоизоляционными плитами ИЗОВЕНТ предполагает вентилируемый за-
зазор не менее 40 мм и не более 150 мм между защитно-декоративной об-
облицовкой и утеплителем. Для предохранения теплоизоляционного
материала от выветривания используют ветрозащитный слой (рис.11).
• для утепления штукатурного фасада мансардного этажа хорошо подхо-
подходят плиты марки ИЗОФАС (рис.12).
/. Теплозащита
Утепление плитами ИЗОРОК элементов фронтона мансарды.
1. Утеплитель ИЗОРОК.
2. Ветрозащитная пленка.
3. Вентилируемый зазор.
4. Направляющая каркаса.
5. Кронштейн.
6. Сайдинг.
7. Внутренний отделочный слой.
8. Несущая кирпичная стена.
9. Дюбель.
10. Выравнивающий штукатурный слой.
11. Армирующая сетка.
12. Внешний отделочный слой.
Перегородки мансарды. При устройстве перегородок мансарды с примене-
применением плиты ИЗОЛАЙТ или П-125 марки ИЗОРОК, выполняются требова-
требования по звукоизоляции, утеплению, пожаробезопасности помещения. При
этом перегородки получаются легкими, что уменьшает общую нагрузку от
конструкции.
Как правило, перегородки мансардного этажа делают каркасными.
Монтировать минераловатные плиты можно либо враспор, либо по направ-
направляющим каркаса, являющимся одновременно и несущей конструкцией для
внутренней обшивки.
Для обеспечения хорошей звукоизоляции перегородки следует опирать
не на чистые полы, а на звукоизолирующую прослойку (рис.13, рис. 14).
1. Гипсокартон, фане-
фанера.
2. Стойки каркаса.
3. Звукоизолирующая
подставка.
4. Утеплитель марки
ИЗОРОК
5. Плинтус.
. 6. Направляющая кар-
каркаса.
7. Угловой элемент.
8. Крепление болтами.
9. Перекрытие.
10. Деревянная
конструкция.
Утепление плитами ИЗОРОК элементов перегородок
мансарды.
1. 10. Примеры расчета и применение теплозащиты
Обеспечение гидро и пароизаляции вокруг контура утепления,
а также его вентиляции
Второй принцип, обеспечивающий надежную работу утеплителя и всей кон-
конструкции мансарды — устройство паро-, гидроизоляции под/над утеплите-
утеплителем и его вентиляция. Пароизоляционный слой предотвращает диффузию
пара из помещения к холодной наружной поверхности, предохраняя теп-
теплоизоляцию от увлажнения, а несущую конструкцию от плесени, ржавчи-
ржавчины или гниения. Гидроизоляционный слой не дает внешней влаге проник-
проникнуть вглубь утеплителя, защищает теплоизоляционный материал от
выветривания (рис.1).
Отвод проникшей влаги в конструкцию крыши достигается обычно дву-
двумя уровнями внутренней вентиляции: первый находится между кровельным
покрытием и гидроизоляционным слоем, второй - между гидроизоляцией
и утеплителем. Конечно, эта вентиляция осуществляется, только если на
свесе кровли предусмотрены вентиляционные отверстия для входа, а на
коньке - отверстие для отвода воздуха. Для вентиляции утеплителя широ-
широко используются специальные вентиляционные элементы в полотне гид-
гидроизоляционной пленки (рис.5а).
Вентиляционный зазор между кровлей и гидроизоляционной пленкой
фиксируется контрбрусами на высоте не менее 24 мм.
Пленка крепится с небольшим провисанием, обеспечивая величину за-
зазора до утеплителя не менее 20 мм, чтобы образующийся конденсат не ув-
увлажнял утеплитель. Провисание необходимо для стекания воды, попавшей
в подкровельное пространство, и предотвращения разрыва гидроизоляци-
гидроизоляционной пленки при перепаде температур.
При применении супердиффузионных мембран второй вентиляционный
зазор между теплоизоляцией и мембраной становится излишним.
«ИЗОРОК» совместно со специалистами
института « Тетопроект» разработали «Реко-
мендации по применению с альбомом техничес-
технических решений» теплоизоляционных изделий ИЗО-
РОК в ограждающих конструкциях зданий и
сооружений.
Мансарда, построенная с утеплителем марки ИЗОРОК, при соблюдении
строительных норм и правил работать будет надежно и долго.
1. Теплозащита
1.11. Изменение размеров конструктивных
элементов вследствие влияния изменения
температуры
Каждое тело под влиянием притока тепловой энергии увеличивается в объе-
объеме, а при оттоке тепловой энергии - уменьшается. В строительстве измене-
изменение объема не играет значительной роли. Значительно сильно сказывается
изменение объема, приведенное к изменению длины. Изменение длины во
многих материалах, как например, бетон, кладка, штукатурка вызывает тре-
щинообразование. Увеличивается или сокращается в размерах строитель-
строительный элемент после его установки - это в значительной степени зависит от
температуры во время его монтажа.
!
•С
повышенная
температура
I Удлинение на А/
; при повышении
~] температуры.
температура
во время
монтажа
пониженная
Длина при монтаже
температура
Укорочение на А/
при понижении
температуры
Рис. 1.87. Влияние температуры
Полное изменение длины может быть рассчитано по формуле:
А/=/оагА0
А/ — изменение длины в м, вследствие влияния изменения температуры
/0 — первоначальная длина элемента в м (расстояние между температур-
температурными швами)
Oj. — коэффициент температурного расширения в м/м°С A/°С)
А0 - разность температур в °С
Если необходимо разложить полное изменение длины на составляющие
удлинения и укорочения (расширение - сжатие), то необходимо учитывать
температуру, при которой монтировался данный элемент.
1.11. Изменение размеров конструктивных элементов
Пример 1.
Крыша из бетона, В35, имеет размеры: / = 8,0м; Ь = 4,50м; d = 16 см.
Она бетонировалась при температуре +12 °С. Зимой она охлаждается до
-15 °С, тогда как летом она нагревается до +58 °С.
Укорочение:
Д/^ = 8,0м • 0,000012м/м°С • 27°С = 0,00259м = 2,6мм
Удлинение:
Д/^г/ = 8,0м • 0,000012м/м°С • 46°С = 0,004416м = 4,4мм
Полное изменение длины:
А/ = 2,6мм + 4,4мм = 7,0мм
или
А/ = 8,0м • 0,000012м/м°С • 73°С = 7,0мм
Каждое изменение длины (деформация), независимо от того, укороче-
укорочение это или удлинение, вызывает в строительном элементе напряжения,
которые могут привести к повреждению сооружения. Для получения на-
напряжения можно использовать следующее соотношение:
А/:/ =ст:?
А/ — изменение длины, мм
/0 - первоначальная длина в мм
а— напряжение в Н/мм2.
Е - модуль упругости в Н/мм2.
Удлинение бетонной плиты вызывает сжатие у граничащих с ней конст-
конструктивных элементов (у швов или штукатурки). Эта сила сжатия рассчиты-
рассчитывается по формуле:
Г144
1. Теплозащита
-15#С +12'С
А0 = 27'С
вызывает
укорочение
I
+58"С
А0 = 46'С
вызывает удлинение
А0 = 73-С
Рис. 1.87. Изменение длины вследствие влияния температуры
. I 4,4мм Рис« 1-88. Изменение длины под
_1_!^!!!!!!!1! л.'.\1"'.'~Т влиянием температуры
2,6mmi
/_ — Д/ -»г--- X
О ~ укорочение
I 7,0мм I
Напряжения сжатия в самом строительном элементе.
2,6мм: 8000мм = а: 34000Н/мм2
(Т=11,05Н/мм2
Напряжения растяжения в самом строительном элементе.
4,4мм: 8000мм = а: 34000Н/мм2
о= 18,7Н/мм2
Усилие сжатия на соседние элементы здания.
F= а А = 18,7Н/мм2 • 4500мм • 160мм = 13464000Н A346400кг) =
= 13,46МН
1.11.1. Примеры расчета плоских крыш
Пример 2.
Плоская крыша: Утепление снаружи
Длина 8,50м
Температура при бетонировании +19°С
Данные: зимой 0L а = — 15°С
0U = +20°С
летом 6>La = +80°C
Требуется определить:
1. Соответствие указаниям DIN
2. Соответствие указаниям Норм по теплозащите (поэлементный метод).
3. Распределение температуры по сечению: лето-зима.
/. //. Изменение размеров конструктивных элементов | 45l|
SO
SO
<s
/
i ¦————
' /
/
~7 - ¦'
¦¦"¦" -""¦
/
/
. ...
Гидроизоляция: полимерный
рулонный материал
— Полиуретан WLGr 035
_..-,._ Железобетон В25
-- Известково-цементная штукатурка
WLGr++
Рис. 1.89. Состав крыши.
4. Температурную деформацию.
5. Температурные напряжения (сжатие и растяжение).
Решение4.
0Д8 0,16 t 0,01
~^Л~ \+ ^ Л^* Л4~ 0,87 + 2,1 + 0,035 + 0,17
R = 4,74м2 • К/Вт > требЛ? = 1,20м2 • К/Вт
требование выполняется строка 8.2
2. Дт=—+Я + — = ^+4,739+— = 4,907м2-К/Вт
т Л, Л, 8 23
U= 0,20Вт/м2 • К < доп.?/= 0,22Вт/м2 • К => требование выполняется
а „ 1 dx d2 d^ d4 1 1 0,02 0,18 0,16 0,01 1
3. /?= —+ -1 + -2- + —5- + _! + _ = _ + _:— + _!_ + _! + -1— + — =
т Л 4 Я Я Л Л 8 087 21 0035 017 23
т
+ + + + + + + + + +
Л, 4 Яг Я, Л4 Ле 8 0,87 2,1 0,035 0,17 23
= 0,125 + 0,023 + 0,086 + 4,571 + 0,059 + 0,043
Л, = 4,907м2 • К/Вт
Д6> =95°С
Лето:А@=60°С
1,5°С 0,3 1,1 55,9 0,7 0,5
Зима:Д0=35°С
0,9°С 0,2 0,6 32,6 0,4 0,3
4. Температура бетонирования+19°С.
Зима: min A0 = 18,6°С — в статически нейтральной зоне - АО = 0,4°С
Лето: max А0 = 22,4°С - в статически нейтральной зоне — А0 = 3,4°С
Зима:
А/ = /0 • о, • А0 = 8,50м • 0,000012м/м°С • 0,4°С = 0,000041м = 0,041мм -
укорочение
Лето:
А/ = 8,50м • 0,000012м/м°С • 3,4°С = 0,000347м = 0,35мм - расширение
Общее изменение длины:
fTl46 1- Теплозащита
A/ = 0,04мм + 0,35мм = 0,39мм
5. Напряжение:
Зима:
0,041мм: 8500мм = о: 34000Н/мм2
ст=0,16Н/мм2
Лето:
0,35мм: 8500мм = а: 34000Н/мм2
ст= 1,4Н/мм2
18.9 /21 ..В
-h
19»f|21,5
Ч 1 h
-H
-h
-20-10 0 10 20 30 40 50 60 70
Рис. 1.90. Распределение температуры: Лето-Зима.
Пример 3.
Плоская крыша. Как в примере 2, но с утеплителем внутри.
Требуется определить:
1. Соответствие указаниям DIN.
2. Распределение температуры по сечению: лето-зима.
3. Изменение длины вследствие перепада температур.
4. Температурные напряжения.
80
°с
Рис. 1.91. Состав крыши.
Решение:
. , 0Д8 { 0J6 | 0,01
0,87 2,1 0,035 0,17
R = 4,74м2 -К/Вт
//. Изменение размеров конструктивных элементов | 47j|
7. //.
как в примере 2 - требование выполняется строка 8.2.
i i i = l i 0>02 i °'18 °'16 °'01 J__
А. + Л, + Я4 + Л, " 8 + 0,87 + 0,035 + 2,1 + 0,17 + 23 ~
= 0,125 + 0,023 + 0,086 + 4,571 + 0,059 + 0,043
RT = 4,907m2 • К/Вт = A0 = 95°C
Лето:
1,5°C 0,3 55,9 1,1 0,7 0,5
Зима:
0,9°C 0,2 32,6 0,6 0,4 0,3
#=0,20Вт/м2-К
3. Температура бетонирования +19°C.
Зима: min АО = —14°C - в статически нейтральной зоне - АО = 33,0°С
Лето: шах АО = 78,3°С - в статически нейтральной зоне - АО = 59,3°С
Зима:
А/ = /0 • о,. • А0 = 8,50м • 0,000012м/м°С • 33,3°С = 3,37мм - укорочение
Лето:
А/ = 8,50м • 0,000012м/м°С • 59,3°С = 6,05мм - расширение (удлинение)
4. Напряжение:
А1:10 = а:Е
Зима:
3,37мм: 8500мм = а: 34000Н/мм2
ст= 13,48Н/мм2
Лето:
6,05мм : 8500мм = с: 34000Н/мм2
ст=24,2Н/мм2
- s '*,*) - -• - ¦ 73,3 у
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 > °с
-20-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
Рис. 1.92. Распределение температуры: Лето-Зима.
ЯМ 48 1. Теплозащита
Оценка:
При укладке слоя утеплителя с внутренней стороны величины U не изме-
изменятся, однако разность температур в статически-нейтральной зоне бетон-
бетонного перекрытия вырастает с 3,8°С до 92,3°С. Следствием внутреннего рас-
расположения утеплителя является скопление тепла в бетонной плите, что ведет
к значительному увеличению изменений длины элемента:
Укорочение 3,37мм вместо 0,041мм.
Расширение 6,05мм вместо 0,35мм.
Вследствие этих больших деформаций возрастают напряжения в бетон-
бетонном перекрытии так, что это приведет к трещинам в покрытии и к отрыву
покрытия от опор, если не будет предусмотрена конструкция со скользя-
скользящей опорой и с соответственно выполненной конструкцией температурно-
температурного шва.
Пример 4.
Как в примере 2, но без утеплителя.
Требуется определить:
1. Соответствие указаниям DIN.
2. Соответствие указаниям Норм по теплозащите (поэлементный метод).
3. Распределение температуры по сечению: лето-зима.
4. Температурные деформации.
5. Температурные напряжения.
6. Силы сжатия и растяжения крыши в продольном направлении.
Решение:
1. R = 0,02/0,87 + 0,18/2,1 + 0,01/0,17 =
= 0,167м2 • К/Вт < треб. R = 1,20м2 • К/Вт
- требование не выполняется строка 8.2
2. RJ = Щ + R + 1/Ле = 1/8 + 0,167 + 1/23 = 0,336м2 • К/Вт
U= 2,98Вт/м2 • К > доп. U= 0,22Вт/м2 • К
требование не выполнено
3. RT = 1/А, + dJXx + dJX2 + </3А3 + l/he = l/8 + 0,02/0,87 +
+ 0,18/2,1 + 0,01/0,17 + 1/23 = 0,125 + 0,023 + 0,086 + 0,059 + 0,043 =
= 4,24м2 • К/Вт
Rr = 0,ЗЗм2 • 0,336м2 • К/Вт = Ав = 95°С
1.11. Изменение размеров конструктивных элементов \ 49^
Лето:
22,3°С 4,1 15,4 10,5 7,7
Зима:
13,0°С 2,4 9,0 6,1 4,5
4. Температура бетонирования +19°С.
В статически нейтральной зоне
Зима: min Д0 = -4,5°С - Д0 = 23,5°С
Лето: max Д0 = 54,1°С - Д0 = 35,1°С
Рис. 1.93. Сосотав крыши
Зима:
А/ = /0 • Oj. • АО = 8,50м • 0,000012м/м°С • 23,5°С = 2,4мм - уменьшение
в размерах
Лето:
А/= 8,50м • 0,000012м/м°С • 35,1°С = 6,05мм - расширение
5. Напряжение:
Зима:
2,4мм: 8500мм = а: 34000Н/мм2
а=9,6Н/мм2
Лето:
3,58мм: 8500мм = а: 34000Н/мм2
G= 14,32Н/мм2
6. Зима: F= 9,6 -6200-180 = 10,71 МН
Лето: F= 14,32 • 6200 • 180 = 15,98МН
Оценка:
Вследствие ухудшения величины Aв 15 раз не будут выполнены требо-
требования D1N и Норм по теплозащите.
Вследствие отсутствия скопления тепла в крыше не появится такая боль-
большая разность температур.
Этот пример показывает, что внутреннее расположение утеплителя, за
исключением значения величины U, ухудшает все остальные показатели
вплоть до защиты от образования конденсата (см. главу «Влагозащита»).
|Г 150 /. Теплозащита
-15 i?ttt5
.,"•' -4.4
-4.5 •--
.. -'i.e ¦
?2»3
/81.8
/46,4
¦+-
ч—
-20 -10
¦+-
Н-
н-
10 20 30 40 50 60 70 80
СС
Рис. 1.94. Распределение температуры: Лето-Зима.
1.11.2. Виды плоских крыш
Плоская крыша
Г
сплошной конструкции
раздельной конструкции
невентилируемая крыша |
Критерий:
• Защита от дождя
• Теплозащитная функ-
функция
• Защита от шума
• Несущая способность
Все функции в сплош-
сплошной конструкции.
| вентилируемая крыша j
Критерий:
• Защита от дождя
• Теплозащитная функция
• Защита от шума
• Несущая способность
Все функции через две раздель-
раздельные конструкции.
.:.'7а: '¦ /'i;; пiXi,:'XVI'l:; [у
Рис. 1.95. Состав крыши.
- гидроизоляция
-слой
утеплителя
-железобетонное
перекрытие
-штукатурка
у 7 / .,'
х / / /
легкая наружная
¦ оболочка
защита от дождя
—> защита от
. воздушная —
прослойка
тяжелая внутрен-
"—няя оболочка
—^ несущая
функция
Рис. 1.96. Состав крыши раздельной кон-
конструкции.
Нормальная невентилируемая плоская крыша.
Критерий: Слой утеплителя под гидроизоляцией
Крыша перевернутого типа
Критерий: Слой утеплителя над гидроизоляцией.
1.11. Изменение размеров конструктивных элементов | 5 lj|
-. _ засыпка гравием
r^mu^vt^^ слой утеплителя (обязательно с
¦~^~^^-^~-11^J^J '¦ ¦'¦'¦Лл-Нййг закрытыми порами)(прим.ред)
гидроизоляция
/ / .
у , ' / *~—— железобетонное перекрытие
__L_ri— штукатурка
Рис. 1.97. Состав крыши.
Преимущества крыш перевернутого типа перед нормальной невентили-
руемой крышей.
• Гидроизоляция не разрушается при ударах.
• Защита гидроизоляции от перегрева, мороза и ультрафиолетовых лучей.
• Зашита гидроизоляции от механических воздействий, например при
ходьбе.
• Гидроизоляция не нарушается при неизвестном поведении теплоизоля-
теплоизоляции во времени (например разложение).
возможности использования
неэксплуатируе-
мые плоские
крыши
!
эксплуатируемые
плоскости
крыш
по которым
не ходят
Покрыты гравием
или со свободно-
лежащей гидро-
гидроизоляцией; можно
ходить только при
профилактических
и ремонтных
работах.
ПО KGTOpblM
можно
ходить
Террасы,
плитное
покрытие на
лагах в
песчаной
или гравий-
гравийной подушке.
; ПС КОТОРЫМ
j МОЖНО
| ездить
плитное
покрытие
на стяжке
=> покрытия
подземных
гаражей
=» пеностекло
озеленен-
озелененные
экстен-
экстенсивно
Засеянные
травой или
маленьки-
маленькими расте-
растениями до
15см.
Высота
грунтового
слоя около
10-20см.
интен-
интенсивно
Засеянные
травой,
засажен-
засаженные
кустарни-
кустарником и
деревьями
высотой до
5м и более.
Высота
грунтового
слоя около
60см.
|Tl52 l- Теплозащита
Г плитное покрытие
"Т ' ~т т ¦•"¦ — лаги
i 1>-защитный мат
/ / / /' / /' / L утеплитель, очень прочный на сжатие,
/ у' / , / , / # ¦ . с закрытыми порами
''' '' / / --'' —гидроизоляция
¦'" ¦:;:.*. / / / / у '-¦¦-]
¦••¦ ¦¦¦•--¦- - ¦ ¦ • • •¦••¦¦ |_ железобетонное
перекрытие
Рис. 1.98. Со-
Состав эксплуати-
эксплуатируемой плоской
крыши
Н'&^^^УШ&Ш^^ь1- — растительный слой
- • — слой накопления воды
Рис. 1.99. Состав озе-
озелененной крыши
а^ШЩШШвЩ =г дренажный слой
'•iiXjЖССйУоУШ*.ЛWffi^'- -| L гидроизоляция
/ / у ' / / •— слой утеплителя по пароизоляции
/ / •'' / / / ^ —железобетонное перекрытие
хмммчее- прора-
KUf* стание
ствия
сна|
жи
воздей- т
ствия водимной
ИЗНуТрИ —... .{ЩО. -¦.-
^
s / .*
/ /
/ /
/ у
/
у
/ ''' /
/ / /
f / У s У -¦'"
//////J
у <¦' У •-' / /
У /
У / У
/у/-
У /
\ >емпсрагуриые
Рис. 1.100. Воздействия на плоскую крышу.
слой гравия (защитный)
гидроизоляция, 2 слоя
/
/
/
/
/
/
/
/
У
.- i-
холодная клеящая мастика (точечная приклейка)
утеплитель
холодная клеящая мастика
битумный рулонный материал, свариваемый по кра-
краям, с промежуточным слоем аллюминиевой фольги
—¦*¦ пароизоляция
раздельный слой выравнивания давления водяного
пара
предварительная обмазка
- стяжка по уклону
. железобетонное перекрытие
¦ штукатурка
Рис. 1.101. Состав невентилируемой плоской крыши.
1.11. Изменение размеров конструктивных элементов | 53
слой гравия (пригрузочный)
I гидроизоляция, 2 слоя
деревянная наружная кровельная плита из
водостойкой фанеры
воздушная прослойка для циркуляции
воздуха
утеплитель
балки (клееные прогоны)
битумный рулонный материал, свариваемый
по краям (пароизоляция)
железобетонное перекрытие, деревянные
конструкции и др.
штукатурка
Рис. 1.102. Состав вентилируемой плоской кровли.
Засыпка гравием
Синтетическая плитка
Слой теплоизоляции
Гидроизоляция, 2 слоя
Слой для выравнивания давления водяного пара
Предварительная обмазка
Стяжка по уклону
Железобетонное перекрытие
Штукатурка
Рис. 1.103. Устройство крыши перевернутого типа
'154 1- Теплозащита
Земля, смешанная со стиромульными хлопьями
р- (снабжение кислородом) и гигромульными хлопья-
хлопьями (задерживающими влагу)
Решетчатая сетка для анкеровки корней
.._— Водонакопительный слой около 10см
Фильтровальная плитка
Дренажная плита около 8см
1— Устойчивая к прорастанию корней фольга (пленка)
Гидроизоляция кровли.далее устройство подробно
1— невентилируемой плоской кровле, теплоизоляция
особо прочная на сжатие, например пеностекло.
Рис. 1.104. Устройство интенсивно-озелененной кровли
Назначение отдельных слоев.
Земля:
• Растительный слой
• Замена части природной среды, потерянной при застройке
• Защита гидроизоляции от влияния погоды (тепло, мороз, град, снег, УФ-
лучи)
• Защита гидроизоляции от механических воздействий, например при
ходьбе.
Слой гравия:
• Защита гидроизоляции от солнечных лучей (УФ)
• Защита утеплителя от перемещения ветром (пригрузка)
• Защита от перегрева и от слишком быстрого высыхания поверхности
кровли
• Отражение солнечных лучей
Гидроизоляция:
• Защита от дождя, для надежности - не менее 2-х слоев.
• Слой выравнивания давления водяного пара: слой, устраиваемый для
надежности гидроизоляции на случай повреждения пароизоляционно-
го слоя чтобы избежать пузырей пара под гидроизоляцией
Теплоизоляция:
• Чтобы уменьшить теплопотери — экономия энергии
• Чтобы свести к минимуму температурные напряжения в несущей кон-
конструкции (расширение-сжатие)
1.11. Изменение размеров конструктивных элементов
• Чтобы переместить температуру точки росы выше слоя пароизоляции.
Битумные рулонные материалы, свариваемые по краям в сочетании с ал-
люминиевой фольгой:
• Слои битумного материала с двух сторон защищают аллюминиевую
фольгу от разрушения.
• Битумные рулонные материалы более удобны для кровельщика при свар-
сварке, чем склейка аллюминиевой фольги
• Аллюминиевый слой выполняет функции пароизоляции.
Разделительный и выравнивающий слой:
• Для перекрытия трещин от усадки и напряжений в несущей конструк-
конструкции, например гидростеклоизол или склееные по краям битумные ру-
рулонные материалы, приклеенные полосками.
Предварительная обмазка (подготовка):
• Чтобы разделительный и выравнивающий слой можно было лучше при-
приклеить.
Стяжка по уклону:
• Выравнивающий слой
• Выравнивание неровностей основной несущей конструкции перекры-
перекрытия
• Образование уклона к ендове или воронке (внутренний водосток) или к
водосточному желобу на карнизе
• Обеспечение гладкой поверхности — экономия материала для предва-
предварительной обмазки (подготовки)
Железобетонная плита перекрытия:
• Статические функции — несущие функции
• Функция накопления тепла
• Защита от шума
• Пожарозащита
Штукатурка:
• Эстетическая функция
• Восприятие водяного пара и отдача пара в воздух помещения — вырав-
выравнивание влажности
• Поглощение шума — грубая штукатурка
Вентилируемая плоская крыша:
• Приток воздуха в нижней части через трубки диаметром от 3 до 4см или
через щели (шлицы)
• Вытяжка в самой высокой части крыши
1. Теплозащита
• Сечение приточных отверстий 1/500-1/600 от площади крыши в зависи-
зависимости от ее уклона
• Ориентировочная формула: на 20м3 воздушной прослойки 100см2 ее се-
сечения
• Сечение вытяжных отверстий должно быть в 1,5 раза больше, чем у при-
приточных.
1.11.2. Примеры расчета различных строительных
элементов
Пример 1:
Интенсивно озелененная плоская крыша. Длина 8,5м. Температура бето-
бетонирования +19°С.
Данные:
Зимой 0о а = +6°С (поверхность гидроизоляции)
0L', = +20°С
Летом 0оа = +10°С (поверхность гидроизоляции)
Требуется определить:
1. Соответствие указаниям D1N.
2. Распределение температуры по сечению: лето-зима.
3. Изменение длины под влиянием температуры.
4. Температурные напряжения.
Гидроизоляция
Пеностекло WLGr 045
Железобетон
Известково-цементная штукатурка
Рис. 1.105. Состав крыши
Решение:
, °'18 , °>20 !
21 0045
^Л 0,87 2,1 0,045 0,17
R = 4,61м2 • К/Вт > треб.Д = 1,20м2 • К/Вт
как в примере 2 - требование выполняется строка 8.2.
1.11. Изменение размеров конструктивных элементов 157j
2. RT = I/A + dxl\ + йг1Хг + </3/А3 + dJkA + Щ = 1/8 + 0,02/0,87 +
+ 0,18/2,1 + 0,20/0,045 + 0,01/0,17 + 1/оо = 0,125 + 0,023 + 0,086 +
+ 4,444 + 0,059 +0
Rj. = 4,737м2 • К/Вт - лето АО = +14°С, зима АО = +10°С
ЛетоАО = +14°С
0,2°С 0,1 0,2 9,4 0,1
ЗимаДО = +10°С
0,4°С 0,1 0,2 13,1 0,2
Состав кровли обеспечивает не очень низкие температуры наружной по-
поверхности зимой и не очень высокие температуры летом.
3. Температура бетонирования+19°С.
Зима: min АО = 19,4°С - в статически нейтральной зоне - АО = 0,4°С
Лето: min А© = 19,6°С - в статически нейтральной зоне - АО = 0,6°С
Зима:
А/= /0 • о, • АО = 8,50м • 0,000012м/м°С • 0,4°С = 0,0000408м =
= 0,041мм - расширение
Лето:
А/= 8,50м • 0,000012м/м°С • 0,6°С = 0,00006м = 0,06мм - расширение
4. Напряжение:
Д/:/0 = (т:?
Зима:
0,041мм: 8500мм = а: 34000Н/мм2
<т= 0,16Н/мм2- напряжение сжатия
Лето:
0,06мм: 8500мм = о: 34000Н/мм2
<т= 0,24Н/мм2- напряжение сжатия
Оценка: При сравнении со всеми пятью возможностями устройства плос-
плоской крыши озелененная крыша показала себя как наилучшая с точки
зрения строительной физики.
Крыша ни зимой, ни летом не подвергается воздействию экстремаль-
экстремальных наружных температур, воздействию снега, града, льда и УФ-излуче-
ния.
С точки зрения экологии такая крыша отдает обратно природному ок-
окружению ту площадь, которую отняли у природы при застройке.
ff 158 1. Теплозащита
Пример 2.
Подпорная стенка.
Длина 12,5м. Температура бетонирования +15°С.
Температура бетонирования:
Зимой-18°С.
Летом +45°С.
Требуется определить: толщину температурного шва.
Решение:
Д/= /0 • о, • АО = 12,50м • 0,000012м/м°С • 30°С = 0,00458м = 4,5мм
Толщина шва
*/=4,5мм-2 = 9мм
Принимаем d = 12мм
Пример 3.
Стяжка. Плита стяжки 6,0х6,0м. Температура бетонирования +12°С. Тем-
Температура стяжки +18°С.
Требуется определить: толщину деформационного шва.
Решение:
А/= /0 • Oj • А0 = 6,0м • 0,000010м/м°С • 6°С = 0,00036м = 0,36мм
Толщина шва
d = 0,36мм • 2 = 0,72мм
Принимаем d = 1,2мм
Пример 4.
Стяжка с проложенными в ней элементами отопления. Плита стяжки
6,0х6,0м. Температура бетонирования +12°С. Температура стяжки +45°С.
Требуется определить: толщину температурного шва.
Решение:
А/= /0 ¦ о, • А0 = 6,0м • 0,000010м/м°С ¦ 33,0°С = 0,00198м = 1,98мм
Толщина шва
d= 1,98мм -2 = 3,96мм
Принимаем d = 5,0мм
1.11. Изменение размеров конструктивных элементов | 59 j)
Таблица 1. Коэффициенты температурного расширения.
Материал
Алюминий
Медь
Сталь
Гранит
Базальт
Кварцит
Песчаник
Известняк
Стеновой кирпич
Клинкерный кирпич
Силикатный кирпич
Легкобетонные камни
Газобетонные блоки
Бетон: В I
ВII (кварцевые добавки)
Железобетон
Цементный раствор
Известковый раствор
Сложные штукатурки
Дерево параллельно волокнам
Стекло
Огвм/мТО/Т)
0,000024
0,000017
0,000012
0,0000074
0,0000065
0,0000118
0,0000118
0,000008
0,000006
0,0000035
0,000008
0,000010
0,000008
0,000010
0,000012
0,000012
0,000010
0,000009
0,000006
0,000005
0,000009
1. Теплозащита
Таблица 2. Модули упругости строительных материалов.
Материал
Сталь
Чугун
Бетон
Кладка
Камни прочностью
Хвойная древесина
Дуб/Бук
Фанера
2
4
6
12
20
28
36
48
60
D = 22мм
В 10
В15
В 25
В 35
В 45
В 55
MGr
На
Па
Па
Па
Па
Па
Па
Па
Па
II волокн.
I волокн.
II волокн.
Iволокн.
2400
Е-модуль, Н/мм2
210000
100000
22000
26000
30000
34000
37000
39000
2000
3000
5000
6000
7000
8000
10000
11000
12000
10000
300
12500
600
2. ВЛАЖНОСТЬ - ЗАЩИТА ОТ ВЛАЖНОСТИ
Влажность -
Защита от влажности
2.1.
8иды влаги
! Дождь
j
Снег,
лед,
град
¦J L
Грунтовав влага
i
Водяной пар
зода не под
давлением
вода
под давлением
L _._, , _ J_ ,
проника- | j поднимаю- |
ющая j | щаяся по j
сбоку I!капиллярам |
[Защита
j от
| дождя
Защита от
грунтовой
Конденсация
водяного
пара на
поверхности j
ограждающих'
j конструкций
Конденсация
водяного
пара внутри I
ограждающих!
конструкций |
влаги
ги I
¦ ¦¦- |
Зашита от
i j грунтовых вод
:г:
Защити от
1 1
Строительные защитные мероприятия
Соот-
ветству-
ветствующая
защита
от
ливней
и косого
дождя,
как,
напри-
например -
карни-
карнизы,
крутоук-
крутоуклонная
крыша,
перго-
лы.
Гидроизоляци-
Гидроизоляционный бетон,
гидроизоляци-
гидроизоляционная штукатур-
штукатурка, битумные
обмазки, пленки
из синтетичес-
синтетических материалов,
пеностекло в
битумной
обложке, слой
крупного гравия.
Ы
¦//А
' >/, ' ¦ ¦
'y'S' //'¦¦¦%
Выполнение
конструкции в
виде ванны с
лентой уплотне-
уплотнения стыков, а
также с наруж-
наружной или внутрен-
внутренней гидроизоля-
гидроизоляцией;
белая-черная
ванна.
;:. .-.
•. . . |
!
1
Достаточно
большое
сопротивле-
сопротивление теплопе-
теплопередаче
конструкции
во всех
местах =»
соответ-
соответственно,
достаточная
температура
внутренней
поверхности
конструкции.
S
•4*
^-' /Шш
lLJ«ii i0?*1^¦•'¦¦: ¦*¦-;¦¦¦. • •. .._.;' __ |»V-> ¦' ?•'&'- -
Гидроизоляция Устройство
стены подвала гидроизоляции
в виде ванны
Правильный
выбор слоев
и, основное,
правильная
последова-
последовательность
слоев
материалов
внутри
конструкции
=> по возмож-
возможности
частичная
пароизоляция
из битумокар-
тона, синте-
тической
пленки или
полная
пароизоляция
из алюминие-
алюминиевой фольги
мпм naun/^Tfiv
или Пении 1 ск
ла.
2. Влажность — защита от влажности
2.2. Агрегатные состояния
Влажность, с точки зрения химии и физики, это вода в какой-либо форме.
Вода может быть в трех формах — твердой, жидкой и газообразной, причем
при изменении формы нельзя перепрыгнуть, как правило, из твердой фор-
формы в газообразную и наоборот.*
твердые
mm
А®
f s
yC—_! x
О ! ©
с: ; c[
С ! Q.
Ф ) ©
H | DC
!- со
">w 'V^ ^>-
тег- ¦ _. [.
Н8Г ¦ j
конденсация
тепло ft
jjcoe
Рис. 2.1. Агрегатные состояния
Относительно агрегатных состояний действуют следующие правила:
Твердое тело плавится, т.е. становится жидким, при его нагревании.
Каждое тело плавится при определенной температуре.
Растворы имеют более низкую температуру замерзания и более высо-
высокую температуру кипения, чем вода (посыпка дорог солью зимой).
Когда газы охлаждаются, они становятся жидкими => (конденсируют-
(конденсируются).
При конденсации и затвердевании тело отдает воспринятое при плавле-
плавлении и испарении тепло.
Вода превращается в пар и без кипения.
Конденсация: Образование пара ниже 100°С.
Испарение при кипении: Образование пара при 100°С и более.
Конденсация идет тем быстрее:
- чем больше площадь испарения
- чем выше температура
- чем сильнее движение воздуха у поверхности
* Хотя, на первый взгляд, могут быть исключения, связанные со скоростью перехо-
перехода из одной формы в другую (прим. ред.).
2.3. Виды воды
вупаривание
конденсация
Пап ;
1ОСС :
! 5одп
I 1000
г -! ¦*:¦ .
Г- | >;
Вода ',
100'С I
м литр {кг)\
| воды !
:.;::;,.; ;,!
| Вода i
I Вода
Т
и-
:~ ¦.uuiw.w* ! ...P-C _; ..¦•;-. . ...г-.;л..к
335 кВт с 335 кВт с
Рис. 2.2. Энергетический баланс изменения состояний
Т[КГ[С1
i
количество тепла для
изменения агрегатного
состояния
273
/ ?
/ § Перегрев пара
и I
i
л / Нагревание воды
^/^—с О'С до 100вС
Нагревание льда
1кг ;
воды !
335
420
2265
Количество тепла О,
кДж/кг или кВт с/кг
7
Тепло на плавление Тепло на испарение
чтобы лед при О'С чтобы воду при 100'С
превратить в воду при О'С превратить в пар при
100'С
Рис. 2.3. Диаграмма энергетического баланса изменения агрегатных состоя-
состояний
W\ 64 2. Влажность — защита от влажности
• Вблизи испаряющейся воды воздух охлаждается, т.к. у него отбирается
тепло, которое необходимо для испарения.
С агрегатным состоянием связан не только круговорот воды в природе,
но и энергетический круговорот, который состоит в том, что тепло, которое
должно быть подведено при таянии и испарении, должно быть снова отда-
отдано в атмосферу при конденсации и замерзании.
2.3. Виды воды
I Ввды еоды \
\ руитовые
воды
Просачи-:
I ззющиеся j
воды i
Вода в I
I!
слоях
грунта
1
! Вода,
! текущая
! по слою
!зсдоупора
i
1
Вода
капилляр-
капиллярного вса-
всаСвязанная j
|
вода
j
Вода — это вещество, которое в повседневной жизни играет незаменимую
роль.
Она заключается в:
• Необходимости для поддержания жизни людей, животных, растений.
• Она проводит электрический ток.
• Она проводит звук и тепло.
• Она растворяет большинство веществ.
• Может содержать растворенные твердые вещества, газы, кислоты и ще-
щелочи. Имеет при +4°С свою наибольшую плотность Aдм3 ~ 1кг)
• Она является предпосылкой для эрозии и осаждения почв.
/А
мый. напр, гравий, .f f ;¦ . ^ овода; „.^\ г - ,:
шлак _ -. Стоячая_во_да * ''- ^ *
¦ ¦ * I
труднопроницаемый, напр. ?
глина, суглинок (водоупор)
iпина, cyiликах 1нидру|юр) | , ^rSv^/'/'/ У ?* '' ' У S S у
—r—EZ^1^"-—=™~л111_ Грунтовые воды
Рис. 2.4. Виды воды
2.6. Капиллярность
2.4. Кругооборот воды
Вода — это не объект потребления, а объект использования, и, поэтому, мо-
может снова и снова выполнять свою функцию.
То, что вода в желаемом качестве и в нужном количестве больше не все-
всегда может использоваться неограниченно, можно отнести только за счет
загрязнения нашей окружающей среды.
Рост населения, запросы цивилизации и беззаботное обращение с жиз-
жизненно необходимым богатством привели к тому, что вода не может больше
использоваться так, как ее предоставляет нам природа. Теперь мы должны
иметь между источником воды и ее «потреблением» станцию водоподго-
товки.
Только гораздо позже у людей созрело мнение, что во многих смыслах
загрязненная человеком вода должна быть обработана, т.е. очищена, преж-
прежде чем она поступит снова в круговорот воды в природе. Так природный
кругооборот воды дополняется «водоприготовительными станциями и очи-
очистными сооружениями» для того, чтобы можно было наслаждаться и далее
этим животворным веществом.
Вмды сточным вод
_Г
JL
Дождевая
вода
Грязная вода
механически
загрязненная,
напр, песок, земля
..._ __ _. _j
бактериологически
(биологически)
загрязненная,
напр, фекалии,
мертвые животные
!
химически загряз-
загрязненная., напр,
моющие средства,
кислоты, щелочи,
металлы
Приготовление!
искусственный
(Облака
Осадки
J
Рис. 2.5. Кругооборот воды
'166 2. Влажность — защита от влажности
2.5. Вода, ее значение
Если ограничить многообразное значение и применение воды сектором
«Строительство», то можно различать:
1. Воду как строительный материал
- Вода для затворения раствора и бетона
- Для гашения извести СаО + Н2О -> Са(ОНJ
- Для кристаллизации гипса CaSO4 • 2Н2О
2. Воду как вспомогательный материал
- Транспортное средство
- Средство для очистки
- Средство для образования растворов NaCl + Н2О
3. Воду как фактор человеческого комфорта
- Влажные помещения вызывают аллергии и определенные болезни,
такие, как болезни суставов, ревматизм, туберкулез.
4. Воду как причину повреждений в зданиях и сооружениях
- Капиллярность
- Образование конденсата, талой воды, таяние льда
- Коррозия -» арматура в бетоне и в преднапряженном желзобетоне
- Высолы -» растворимые соли транспортируются на поверхность кон-
конструкции водой
- Действие мороза -> фундаменты, дороги выпучиваются
- Грибки и гниль на древесине
- Агрессивные воды за счет кислот и щелочей
- Снижение теплозащитных свойств материалов (заполненные водой
поры лучше проводят тепло)
- Плесень и грибки на штукатурке, кладке и древесине
2.6. Капиллярность
Как это выражает тема настоящей главы, центром тяжести рассмотрения
является повреждающее действие воды. Одной из причин разрушающего
действия воды является капиллярность строительных материалов. Как по-
показывает структурограмма, капиллярность зависит от взаимодействия та-
таких факторов как пористость, сила сцепления (когезия и адгезия).
Капиллярность
JL
Пористость
Когезия
J_
Адгезия
2.6. Капиллярность
Пористость. Основной предпосылкой является то, что большинство строи-
строительных материалов имеют поры. Вода может проникать только в пористые
материалы и там скапливаться.
Преимущества пористости строительных материалов:
• Легкие
• Хорошо обрабатываемые и перерабатываемые
• Хорошая теплозащита
• Хорошее звукопоглощение
• Хороший воздухо- и влагообмен
Недостатки пористости строительных материалов:
• Малая прочность на сжатие и растяжение
• Повреждаются морозом
• Капиллярное всасывание
• Водопроницаемость
• Опасность разложения
Когезия или сила сцепления молекул. Когезия (cohere - держать вместе, лат.)
или сила сцепления связана также с капиллярностью. В твердых материа-
материалах молекулы имеют между собой сильную связь, тогда как в жидких мате-
материалах молекулы связаны между собой значительно слабее и поэтому очень
подвижны.
В воде сила сцепления молекул на поверхности называется также повер-
поверхностным натяжением. Оно так велико, что иголка или бритва плавает на
поверхности воды.
Рис. 2.6. Когезия
Газы не имеют когезии, что означает их свободное рассеяние в воздухе.
В грунтах сила сцепления молекул оценивается по величине углом естествен-
естественного откоса.
Адгезия или сцепление с другими материалами. Не только молекулы одного
материала удерживаются прочно друг с другом, но также и два различных
материала сцепляются друг с другом. Это свойство называется адгезией или
силой сцепления с другими материалами.
Адгезия имеет место между:
• Двумя твердыми материалами
• Твердым и жидким материалами
• Твердым и газообразным материалами (сигаретный дым в одежде)
ff 168 2. Влажность — защита от влажности
Пружинные весы
'-i-
Стек-
лян-
лянная
плас-
пластинка
Рис. 2.7.
'vft
L
Стол
Адгезия
W :.-«.¦
Вода
:-,::. Щ
Стол
Опыт:
Рис. 2.8. Капиллярность в зависимости от поперечного сечения
Опыты показывают: чем меньше поперечное сечение, тем выше подни-
поднимается вода. Это явление объясняется следующим образом:
|Сила тяжести j
¦#
Ь ! ' И
тт
А = область адгезии
К = область когезии
Рис. 2.9. Связь между когезией — адгезией — силой тяжести.
Если рассматривать сечение трубочки как пору, то внутри этой поры име-
имеет место сравнение этих усилий.
Сила адгезии между материалами воды и стеклянной стенки направлена
кверху, т.к. последняя наверху сухая.
2.6. Капиллярность
Сила тяжести воды направлена вниз. Сила тяжести зависит от когезии
материала.
Величина области адгезии зависит от материала, хотя, несмотря на раз-
различную величину пор, почти одинакова. Область когезии, где сила тяжести
сильнее чем сила адгезии, с уменьшением диаметра пор становится все мень-
меньше, так, что в случае маленьких пор соотношение сил изменяется в пользу
адгезии, и, таким образом, вода может подниматься вверх.
Таким образом можно сказать:
Капиллярность основана на взаимодействии когезии, адгезии и силы
тяжести. Чем более пористым является материал, и чем мельче поры,
тем больше капиллярность.
Практика
KS
Mz Бетон KMz Пемза
j/ j/ J, J. .. . „Д .[..)
\/ 1Д V II—.У ! U У L-i_..l' i \>y L \V \/
боль- очень боль- очень ника- очень
шая боль- шая неболь- кой боль-
большая шая капил- шая
лярно-
сти
Рис. 2.10. Различные материалы и их капиллярность
Чем плотнее материал, тем меньше его капиллярность.
Чем меньше поры и чем больше количество пор, тем больше его ка-
капиллярность.
Поэтому (в идеале) в одной стене не должны применяться различные
материалы =» различная способность всасывания (абсорбция) строитель-
строительных материалов имеет негативные последствия. Это особенно проявляется
в штукатурке.
W\ 70 2. Влажность — защита от влажности
Крупный
гравий
Глина
Песок
&-^^А^1
никакой
капилляр-
капиллярности
большая
очень
большая
Рис. 2.11. Различные виды грунта и их капиллярность
Опыты показывают: чем больше поры между отдельными частицами
грунта, тем меньше капиллярность.
Практика: устройство (под подошвой фундамента и под полом подвала)
слоя крупного гравия для разрушения капиллярности грунта.
Таблица 1. Равновесная влажность строительных материалов при температуре 10°С
и относительной влажности 50%
Строительный материал
Водосодержание
по массе, %
Стеновой кирпич р = 1400 кг/м3
Известковая штукатурка
Бетон р = 2400 кг/м3
Известково-цементная штукатурка р = 1800 кг/м3
Силикатный кирпич, шлакоблоки
0,15
0,50
1,10
2,80
3,45
Вода, таким образом, может перемещаться:
вниз: в соответствии со своим весом
вбок: в соответствии со своей плотностью и разницей уровней
вверх: в соответствии с величиной пор и пористой структурой материала
Пористая структура влияет на:
Водовосприятие
Перемещение воды
Степень насыщения материала водой
Подъем капиллярной влаги зависит от радиуса пор.
2.7. Гидроизоляция и пароизоляция 171
Максимальная высота подъема может быть определена по формуле:
и °'15*
макс.Л = ,
где Rp — радиус пор в см, h — высота подъема в см.
Радиус пор:
Бетон:
Кирпич:
Примеры:
Кирпич:
Бетон:
Rp = около 0,02 дм до 10 рм в зависимости от водоцемент-
ного отношения и степени гидратации.
Rp= около 0,01 цм до 100 /jm в зависимости от температу-
температуры обжига.
Rp= 10 jum = 0,000010 м = 0,0010 см
макс.Л = 0,15/0,001 = 1,50 м
Rp= 1jUm = 0,000001м = 0,0001 см
макс.А = 0,15/0,00010см = 1500 см = 15 м
2.7. Гидроизоляция и пароизоляция
2.7.1. Гидроизоляция
Наличие воды в строительных материалах ведет к повреждениям и, следо-
следовательно, нежелательно. Поэтому принимаются разнообразные меры для
того, чтобы изолировать наши сооружения от воды. Это может быть обес-
обеспечено только путем устройства гидроизоляционных слоев.
Гидроизоляция и пароизоляция
Воды
J
Водяного пара
ненапорной воды
JL
j воды под давлением
ением |
воды, проникающей
сбоку
I капиллярной влаги, !
Поднимающейся вверх |
* Исследования с участием редактора в Гос. Эрмитаже (Санкт-Петербург) показа-
показали, что высота подъема в значительной степени зависит также от атмосферного
давления, (прим. пер.)
172 2. Влажность — защита от влажности
Ненапорной водой называют такую воду, которая течет по поверхности
земли, просачивается сквозь грунт и собирается в порах земли как грунто-
грунтовая влага.
Г
Защитные
при ненапорной воде против
I
I
действующей сбоку влаги
капиллярной
поднимающейся влаги
гидроизоляционная
штукатурка
слой
гидроизоляции /
вогнутая выкружка
Рис. 2.12. Вертикальная гидроизоляция
защитный слой
бетона
гидроизолирую-
гидроизолирующий слой
тощий бетон
слой крупного
гравий
Рис. 2.13. Горизонтальная гидроизоля-
гидроизоляция
Вода под давлением (напорная) — как правило — это грунтовая вода, ко-
которая как водяная колонна в земле давит на сооружение сбоку и снизу.
Назначение отдельных слоев:
Дренирующий слой гравия: В слое крупного гравия между отдельными
камнями образуются большие пустоты, так называемые поры навала. В них
вода не в состоянии подниматься вверх.
Чистый слой: Он, как правило, имеет консистенцию KS и должен:
- препятствовать проникновению бетона при бетонировании плиты пола
подвала в слой крупного гравия;
- обеспечивает свободный от земли слой для прокладки арматуры.
Плита пола: Наряду с восприятием нагрузок от здания, образует водо-
водонепроницаемую границу снизу.
Гидроизоляционная штукатурка: Речь идет о многослойной цементной
штукатурке, которая покрыта битумной обмазкой.
Дренажная плита: Она должна обеспечивать, чтобы вода подходящая к
поверхности стены, могла бы сразу отводиться вниз.
2.7. Гидроизоляция и пароизоляция 173 j|
2.7.1 А. Гидроизоляция от безнапорной воды
¦. . »!i;iiJUl!t;jl4
ННМЙ СЛОЙ
Ц- I
. - -дренажная члим | .¦ |
- у" .фааиймый фияьгповвдь- I jpjjj
г,-'" I ныи (дронажныи! слои ]} ii_;
| __,'"'."' j
//У
Рис. 2.14. Действующая сбоку влага
гидроизоляционный слой
непраеильно праеильно
' П^Цзоляционмая csялскз Г у" /[_
г -vi:4
Рис. 2.15. Капиллярная поднимающаяся влага
2.7.1.2. Гидроизоляция против воды под напором
Давление
воды
Давление
земли
Разделительный-
картон
\' •.
L-v-' /-
t\\\
ч ч ^
- Штукатурный слой
- 3.
- 2.
- - 1
¦••¦ ч \
3-й слой
2-й слой с алюми
1-й слой
' -////
Ч \ Ч \ \ ч-
Ч \ \ "^ Ч \
ниевс
¦ /
j
кладка
/A
Давление воды
Рис. 2.16. Наружная гидроизоляция, выдерживающая давление воды
• Защита наружной гидроизоляции с помощью защитной стенки.
• Переход от гидроизоляции подошвы к гидроизоляции стены через стык
с выкружкой.
шГ 174 2. Влажность — защита от влажности
Уровень .ui
Уровень грунтовых вол -
j—— Дно корыта
—• Защитный бетон
; ; I" Гидроизоляционный слой
/У/у
?ж>
Рис. 2.17. Внутренняя гидроизоляция в виде корыта
Давление воды отталкивает гидроизоляционный слой от конструкции
(невыгодное решение).
Почти исключительно при реконструкции существующих зданий.
HOBspXiiOiM;. .i.;m,.li
Рис. 2.18. Стык под прямым углом с
выкружкой
Наружная гидроизоляция:
У.
Рис. 2.19. Гидроизоляция наружного коры-
корыта
• Выгодное расположение гидроизоляционного слоя при наружном дей-
действии воды.
• На наружных поверхностях действующее на гидроизоляцию гидроста-
гидростатическое давление воздействует исключительно на несущие строитель-
строительные конструкции.
• Гидроизоляция пола подвала прижимается к корыту весом здания.
• Давление земли прижимает гидроизоляцию к несущей конструкции.
• Малая опасность повреждения гидроизоляции при проведении после-
последующих строительных работ.
• Изоляция несущих строительных конструкций как от грунтовых вод, так
и от растворенных в них химических агрессивных веществ.
2.7. Гидроизоляция и пароизоляция | 75 j|
Независимое от устройства гидроизоляции разделение подвала проме-
промежуточными стенами.
2.7.1.3. Швы — шовные ленты
Швы
_L
Деформационные швы ; j Рабочие швы
Деформационные швы. Каждое тело расширяется при увеличивающейся тем-
температуре и сжимается при уменьшении температуры. Бетон усаживается в про-
процессе твердения, что приводит к напряжениям в конструкции и изменению ее
размеров, которые должны компенсироваться швами.
Чтобы избежать образования трещин в длинных конструкциях, особен-
особенно в железобетоне вследствие изменения их длины за счет температурных и
усадочных напряжений, необходимо через определенные отрезки длины
конструкций устраивать деформационные швы. К материалу деформаци-
деформационного шва предъявляются требования, чтобы при расширении двух частей
конструкции они могли без повреждений сходиться вместе, а при умень-
уменьшении в размерах — расходиться.
В качестве материала заполнения шва выбирают длительно сохраняю-
сохраняющие упругость материалы.
Рабочие швы. Рабочие швы устраиваются по конструктивным соображениям в
местах соприкосновения различных материалов (фахверк), но также и в моно-
монолитных бетонных конструкциях. Большие конструкции из бетона часто не мо-
могут бетонироваться за один раз как по соображениям рабочего времени, так и
по технологии строительного производства. Поэтому конструктивно невозмож-
невозможно, например, бетонировать плиту пола подвала за один раз со стенами подва-
подвала. С другой стороны, процесс бетонирования часто прерывается паузами (ко-
(конец рабочего дня).
В этих местах, которые запланированы проектом производства работ, пре-
предусматривается устройство швов. Связь одной части конструкции с другой
осуществляется через ленточный рабочий шов. В туннельном строительстве,
а также при строительстве резервуаров и ванн бассейнов рабочие швы долж-
должны быть особо водонепроницаемыми.
Ленточные швы
В зависимости от расширения конструкций летом и сокращения в размерах
зимой эластичные ленты для швов подвергаются различным воздействиям.
Эти ленты состоят из компенсаторной части, уплотняющей части и анке-
ровочной части.
176 2. Влажность — защита от влажности
1111
Уплотняющая часть
1111
Уплотняющая часть
Компенсаторная часть
Рис. 2.20. Части эластичной ленты для шва
':У&,
/ / /
****K/Sfl^**~&—I"^ .¦¦¦
Рис. 2.21. Состояние при монтаже Рис. 2.22. Состояние при расширении
шва
/ /
/1
' /
Ъ
у
Рис. 2.23. Состояние сжатия Рис. 2.24. Состояние при сдвиге шва
шва
Рабочие швы с эластичными элементами
Ленты в таких швах отличаются от лент в обычных деформационных швах
тем, что, как говорит их название, они устраиваются там, где неизбежен
перерыв в рабочем процессе по условиям времени или по конструктивным
соображениям.
Положение лент в рабочих швах
снаружи
в середине
У/Л
— рабочий шов
/ -¦¦'
/ f/
/ / / .-
-А."... /.'.,./_,•'
Рис. 2.25. Положение Рис. 2.26. Положение в
снаружи середине
внутри
Рис. 2.27. Положение
внутри
2.7. Гидроизоляция и пароизоляция
Положение снаружи
Преимущества:
• Шовная лента прижимается ко шву
• Вода не проходит в шов
• Хорошо закрепляются на опалубке
Недостатки:
• Лента может быть повреждена при обратной засыпке котлована
• Подвержена разложению под действием находящихся в грунте вредных
веществ
Положение в середине
Преимущества:
• Невозможность механического повреждения
• Защита от разрушающих воздействий слоем бетона
• Не подвержена воздействию УФ-лучей
Недостатки:
• Вода может проникать до половины толщины конструкции
• Усложненная установка
• Дорогая и усложненная установка арматуры
Положение внутри
Преимущества:
• Можно устанавливать после возведения конструкции
Недостатки:
• Опасность разрушения за счет механического воздействия
• Подвержена воздействию УФ-лучей*
• Вода проникает через весь шов в конструкцию
• Вода отталкивает ленту от конструкции
2.7.2. Пароизоляция
Вода в виде пара появляется в основном в жилых и рабочих помещениях.
Влажность воздуха в помещении в значительной степени определяется на-
назначением помещения. В зависимости от использования жилых и рабочих
помещений в воздух поступает примерно следующее количество водяного
пара:
* Очевидно при еще не закрытом подвале.
|f 178 2. Влажность — защита от влажности
Воздух, выдыхаемый людьми от 20 до 70 г/час
Приготовление пищи
(в зависимости от числа варочных мест) от 50 до 500 г/час
В ванных, душевых 800 г/час
Сушка белья
(в зависимости от степени влажности) 50-500 г/час
Комнатные растения
(в зависимости от величины и вида) 5-20 г/час
Химически, водяной пар — это вода (Н2О).Под действием температуры
и ветра поверхность воды выпускает отдельные молекулы воды, которые
вследствие малого веса, могут быть переносимы воздухом.
Испарение тем больше:
• чем выше температура воды. У теплой воды молекулы более подвижны,
чем у холодной;
• чем выше температура воздуха. Теплый воздух способствует выходу под-
подвижных молекул быстрее и может также скорее их воспринимать, чем
холодный воздух;
• чем сильнее действие ветра. Сильный ветровой отсос отрывает подвиж-
подвижные молекулы воды от поверхности и уносит их, освобождая место для
следующих молекул;
• чем больше поверхность испарения. Испарение может происходить толь-
только на поверхности жидкости.
10 X 60-С
Рис. 2.28. Температура Рис. 2.29. Температура Рис. 2.30. Площадь
воды воздуха испарения
Накапливать водяной пар могут не только некоторые твердые тела, но
также и воздух. Воздух в зависимости от температуры может накапливать
максимальную массу воды в форме пара.
То, что воздух содержит влагу, является необходимым для нашего хоро-
хорошего самочувствия, а также для техники и большинства функциональных
процессов. Разговор в сухом воздухе уж через несколько часов вызывает ос-
осложнения. С другой стороны мы ощущаем слишком влажный воздух уто-
утомительным и давящим. Уже только это говорит о том, что воздух в боль-
большинстве случаев только в определенной степени должен содержать влагу.
2.9. Образование конденсата — точка росы 179j|
30,30
17,30
9,40
1.40 2,15
6,80
-15 -10 -5 0 +5 +10 +15 +20 +25 +30
Рис. 2.31. Максимальное влагосодержание воздуха
Если соединить вершины столбчатой диаграммы одной линией, то можно
получить линейную диаграмму, на которой можно прочитать промежуточ-
промежуточные значения.
г/м
30,30
1.40 2 If
_15 -10 -5 0 +5 +10 +15 +20 +25 +30
Рис. 2.32. Максимальное влагосодержание воздуха
2.8. Влажность воздуха
2.8.1. Относительная влажность воздуха
Если отнести фактическую массу влаги к максимально возможной массе
влаги, воспринимаемой воздухом при данной температуре, то это отноше-
отношение называется относительной влажностью воздуха. Максимально возмож-
возможное количество влаги, воспринимаемой воздухом, называется количеством
насыщения, т.к. воздух при этом полностью насыщен водяным паром, т.е.
1 не может воспринимать больше влаги.
Относительная влажность воздуха — это отношение действительного
содержания пара к количеству насыщения. Если максимально возможное
для восприятия воздухом количество влаги принять за 100%, то это соотно-
соотношение может быть выражено следующим уравнением:
|м80 2. Влажность — защита от влажности
Относительная
влажность
(в%)
V
: максимально
возможная
влажность
(в%)
: 100%
= существующее
содержание
пара
= существующее
содержание
пара
: максимальное
содержание
пара
: максимальное
содержание
пара
Относительная влажность воздуха обозначается греческой буквой ср (фи).
Преобразуя вышеприведенную формулу мы можем получить следующее
выражение:
_ Существующее содержание пара [г / м3 ] ¦ 100%
отн. влажность ср г i
Максимально возможное содержание пара |г/м ]
Приведенное процентное соотношение показывает, на сколько % воз-
воздух насыщен водяным паром, в зависимости от температуры.
Так как максимально возможное для восприятия воздухом количество
водяного пара зависит от температуры, то и относительная влажность - ве-
величина, зависящая от температуры.
2.8.2. Абсолютная влажность воздуха
Под абсолютной влажностью воздуха понимают фактическую массу воды,
накопившуюся в воздухе независимо от температуры.
2.9. Образование конденсата - точка росы
Масса воды, которую в парообразной форме может накапливать воздух, за-
зависит от температуры.
Содержание водяного пара в г/м3
1
Рис. 2.33. Относительная влажность воздуха.
2.9. Образование конденсата — точка росы
Объяснение диаграммы
При температуре t{ воздух содержит массу воды т{, хотя при этой достаточ-
достаточно высокой температуре он мог бы накопить большую массу воды в паро-
парообразной форме. Он, поэтому, только на определенный процент (здесь х%)
насыщен водяным паром. Относительная влажность составляет х%. Если
воздух охладится до температуры tv то он сможет меньше воды накапливать
в себе, так, что резерв возможного накопления станет меньше и при темпе-
температуре /2 будет полностью исчерпан. Относительная влажность при этом
возрастает до 100% (х% = 100%) и полное насыщение будет достигнуто.
Соответствующая температура, при которой эта степень насыщения бу-
будет достигнута, называется температурой точки росы, или кратко — точкой
росы.
Если воздух охладить ниже температуры tv то относительная влажность
должна бы и дальше расти, т.е. более 100%, что, однако, невозможно. Влаж-
Влажность, которая больше не может накапливаться в воздухе в парообразной
форме, при понижении температуры ниже t2 будет выпадать в виде воды.
Если пар охлаждать, то он конденсируется. Эту воду называют росой, кон-
конденсатом или конденсационной влагой.
Поэтому можно также сказать:
Под температурой точки росы понимают такую температуру, при ко-
которой воздух начинает выделять влагу в форме воды. (Образование
конденсата)
Пример в цифрах:
Предположим, воздух содержит при 25°С 12,8 г/м3 воды в форме пара; он
еще имеет 10,3 г/м3 в качестве резерва до насыщения, т.к. он может макси-
максимально накопить 23,1 г/м3 в виде пара (см. рис. 2.32).
Относительная влажность воздуха при 25°С при этом составляет:
Относительная : влажность = фактическая : максимальное
влажность насыщения влажность влагосодержание
<рх : 100% = 12,8 г/м3 : 23,1 г/м3
<р, = 55,41%
Охлаждение воздуха до 20°С показывает, что последний может макси-
максимально воспринять только 17,3 г/м3. Свободный резерв накопления умень-
уменьшится с 10,3 г/м3 B3,1-12,8) до 4,5 г/м3 A7,3 - 12,8).
Это означает, что относительная влажность повысится:
<р2 : 100% = 12,8 г/м3 : 17,3 г/м3
(р2 = 74%
182 2. Влажность — защита от влажности
у
Если воздух охлаждать дальше, то ^гот более холодный воздух может вос-
воспринимать все меньшее количество влаги, хотя абсолютная влажность все
еще составляет 12,8 г/м3. при этом резерв накопления будет становится все
меньше, пока он не станет равным нулю, т.е. относительная влажность рас-
растет до тех пор, пока она не достигнет 100%.
Это имеет место при 15°С, т.к.:
р3 : 100% = 12,8 г/м3 : 12,8 г/м3
<р3 = 100%
Если воздух охлаждать и далее, то он больше не сможет воспринимать
влагу, т.к. при 100% он уже достиг максимальной возможности накопления.
С этого момента воздух выделяет избыточную влагу в жидкой форме (роса
или конденсат).
При температуре 15°С это будет 6 г/м3 конденсата A2,8-6,8), т.к. воздух
может содержать при этой температуре максимум 6,8 г/м3 в парообразной
форме.
При температуре менее 15°С относительная влажность переваливает за
100%. Это было бы:
100%
= 12,8г/м3
= 188,2%
6,8г/м3
Так как это невозможно, то избыточная влажность 12,8 - 6,8
6,0 г/м3 будет выпадать в виде конденсационной воды (росы).
Влагосодержание в г/м3
+15 +20 +-25
Рис. 2.34. Относительная влажность воздуха
2.9. Образование конденсата — точка росы
Таблица 2.2. Точка росы вх в зависимости от температуры и относительной влажнос-
влажности воздуха.
Тем-
пера-
пература
воз-
воздуха
в
°С
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
Состо-
Состояние
поме-
ще-
щения
При-
емле-
емлемость
Точка росы 0тв °С при относительной влажности в
30%
10,5
9,7
8,8
8,0
7,1
6,2
5,4
4,5
3,6
2,8
1,9
1,0
0,2
-0,6
-1,4
-2,2
-2,9
-3,7
-4,5
-5,2
-6,0
Слиш-
Слишком
сухо
Не-
при-
емле-
мо
35%
12,9
12,0
ИД
10,2
9,4
8,5
7,6
6,7
5,9
5,0
4,1
3,2
2,3
1,4
0,5
-0,3
-1,0
-1,9
-2,6
-3,4
-4,2
40%
14,9
140
13,1
12,2
П,4
10,5
96
8,7
7,8
69
60
5 1
4,2
11
74
1 5
06
-од
-1,0
-1,8
-2,8
Сухо
Еще
прием,
лемо
45%
16,8
15,9
15,0
14,1
13,2
12,2
11,3
10,4
9,5
8,6
7,7
6,8
5,9
5,0
4,1
3,2
2,3
1,3
0,4
-0,4
-1,2
50%
18,4
175
16,6
157
14,8
13,9
179
12,0
11 1
10?
9,3
83
7,4
6S
56
47
37
2,8
1,9
1,0
01
55%
20,0
190
18,1
17?
16,3
15,3
144
13,5
1? S
11 6
107
98
8,8
7,9
70
61
51
4,2
3,2
2,3
1 4
Нормально
влажно
Особенно
приемлемо
60%
21,4
20,4
19,5
18,6
17,6
16,7
15,8
14,8
13,9
12,9
12,0
ИД
10,1
9,2
8,2
7,3
6,4
5,5
4,5
3,5
2,6
65%
22,7
71 7
20,8
199
18,9
18,0
170
16,1
IS 1
14,2
П?
12,3
п,з
104
94
85
Т)
6,6
5,7
4,7
М
70%
23,9
73 0
22,0
71 1
20,1
19,1
18?
17,2
16 3
15,3
144
П4
12,5
11 5
10,5
96
86
7,7
6,7
5,8
48
Влажно
Еще
приемлемо
75%
25,1
24,1
23,2
22,2
21,2
20,3
19,3
18,3
17,4
16,4
15,4
14,5
13,5
12,5
11,6
10,6
9,6
8,7
7,7
6,7
5,8
80%
26,2
75 7
24,2
23,3
22,3
21,3
?0 3
19,4
184
17,4
164
155
14,5
13S
12,6
116
106
9,6
8,7
7,7
67
Слишком
влажно
85%
27,2
26,2
25,2
24,3
23,3
22,3
21,3
20,3
19,4
18,4
17,4
16,4
15,4
14,5
13,5
12,5
11,5
10,5
9,6
8,6
7,6
90%
28,2
27,2
26,2
25,2
24,2
23,2
22,3
21,3
20,3
19,3
18,3
17 3
16,3
15,3
14,4
13,4
1?4
11,4
10,4
9,4
8,4
95%
29,1
28,1
27,1
26,1
25,1
24,1
23,1
22,2
21,2
20,2
19,2
18,2
17,2
16,2
15,2
14,2
П?
12,2
11,2
10,2
9,2
100%
30,0
29,0
28,0
27,0
26,0
25,0
24,0
23,0
22,0
21,0
20,0
19,0
18,0
17,0
16,0
15,0
14,0
13,0
12,0
п,о
10,0
Слишком
мокро
Неприемлемо
2. Влажность — защита от влажности
Таблица 2.3. Давление насыщения водяного пара в зависимости от температуры.
Тем-
пера-
пература
•с
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
-0
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
-9
-10
-11
-12
-13
-14
-15
-16
-17
-18
-19
-20
Давление насыщения водяного пара, Па
,0
4244
4006
3781
3566
3362
3169
2985
2810
2645
2487
2340
2197
2065
1937
1818
1706
1599
1498
1403
1312
1228
1148
1073
1002
935
872
813
759
705
657
611
611
562
517
476
437
401
368
337
310
284
260
237
217
198
181
165
150
137
125
114
103
,1
4269
4030
3803
3588
3382
3188
3003
2827
2661
2504
2354
2212
2079
1950
1830
1717
1610
1508
1413
1321
1237
1156
1081
1008
942
878
819
765
710
662
616
605
557
514
472
433
398
365
336
306
281
258
235
215
197
180
164
149
136
124
113
102
,2
4294
4053
3826
3609
3403
3208
3021
2845
2678
2518
2369
2227
2091
1963
1841
1729
1621
1518
1422
1330
1245
1163
1088
1016
949
884
825
770
716
667
621
600
552
509
468
430
395
362
333
304
279
255
233
213
195
178
162
148
135
123
112
101
,3
4319
4077
3848
3631
3423
3227
3040
2863
2695
2535
2384
2241
2105
1976
1854
1739
1631
1528
1431
1340
1254
1171
1096
1023
955
890
831
776
721
672
626
595
547
505
464
426
391
359
330
301
276
253
231
211
193
177
161
146
133
122
111
100
,4
4344
4101
3871
3652
3443
3246
3059
2880
2711
2551
2399
2254
2119
1988
1866
1750
1642
1538
1441
1349
1262
1179
1103
1030
961
896
837
781
727
677
630
592
543
501
461
423
388
356
327
298
274
251
229
209
191
175
159
145
132
121
110
99
,5
4369
4124
3894
3674
3463
3266
3077
2897
2727
2566
2413
2268
2132
2001
1878
1762
1653
1548
1451
1358
1270
1187
1110
1038
968
902
843
787
732
682
635
587
538
496
456
419
385
353
324
296
272
249
228
208
190
173
158
144
131
120
109
98
,6
4394
4148
3916
3695
3484
3284
3095
2915
2744
2582
2428
2283
2145
2014
1889
1773
1663
1559
1460
1367
1279
1195
1117
1045
975
907
849
793
737
687
640
582
534
492
452
415
382
350
321
294
269
246
226
206
188
172
157
142
129
118
107
97
,7
4419
4172
3939
3717
3504
3304
3114
2932
2761
2598
2443
2297
2158
2027
1901
1784
1674
1569
1470
1375
1287
1203
1125
1052
982
913
854
798
743
691
645
577
531
489
448
412
379
347
318
291
267
244
224
204
186
170
155
141
128
117
106
96
,8
4445
4196
3961
3793
3525
3324
3132
2950
2777
2613
2457
2310
2172
2039
1914
1795
1684
1578
1479
1385
1296
1211
1133
1059
988
919
861
803
748
696
648
572
527
484
444
408
375
343
315
288
264
242
221
202
184
168
153
139
127
116
105
95
,9
4469
4219
3984
3759
3544
3443
3151
2968
2794
2629
2473
2324
2185
2052
1926
1806
1695
1588
1458
1394
1304
1218
1140
1066
995
925
866
808
753
700
653
567
522
480
440
405
372
340
312
286
262
239
219
200
182
167
152
138
126
115
104
94
2.10. Водонепроницаемость — паронепроницаемость
2.10. Водонепроницаемость-
паронепроницаемость -
торможение водяного пара - пароизоляция
Большинство из наших строительных материалов не является ни водонеп-
водонепроницаемыми, ни паронепроницаемыми, т.к. частицы влаги настолько
малы, что могут проникать через строительные материалы. Влагообмен меж-
между внутренним воздухом в помещении и наружным воздухом в зданиях про-
проходит через наружные стены, двери, окна, неплотности этих конструкций,
не вызывая при этом, как правило, никаких повреждений.
Водонепроницаемые строительные материалы, в основном в большей
или меньшей степени проницаемы для водяного пара. Молекула воды име-
имеет величину 1/1000000 мм. В то же время, молекула водяного пара имеет
размер 1/10000000 (=10~7) мм. Это означает, что через те поры, через кото-
которые уже не может проникнуть молекула воды, молекула водяного пара про-
проходит легко. Этот процесс называется диффузией водяного пара (лат.
diffundere - просачиваться).
Если поры так малы, что через них не может пройти молекула воды, то
материал называют водонепроницаемым. Такими строительными матери-
материалами являются бетон, хорошо обоженный глиняный кирпич, черепица, а
также гидроизоляционные материалы, такие, как битумные мастики, би-
битумные картоны, синтетические пленки.
Т.к. эти материалы водонепроницаемы, но еще не паронепроницаемы, они
также называются материалами для торможения водяного пара. Если же мате-
материал не имеет пор, т.е. через его поры не может проникнуть молекула водяного
пара, то можно говорить о пароизоляции.
2.10.1. Коэффициент сопротивления
паропроницанию (д)
Свойство сопротивляться проницанию водяного пара выражается коэффи-
коэффициентом сопротивления паропроницанию \i. Речь идет о специфичной для
материала величине, которая показывает, насколько больше сопротивле-
сопротивление паропроницанию какого либо материала, чем слоя воздуха одинаковой
толщины. Например значение ц, равное 100, например, означает, что этот
материал имеет в 100 раз большее сопротивление паропроницанию, чем
воздух, слоем такой же толщины, или, выразив это же по другому: что 1 см
этого строительного материала обеспечивает такое же сопротивление диф-
диффузии водяного пара, как слой воздуха толщиной 100 см. Таким образом \х
- это безразмерная, относительная величина.
Коэффициенты /х не являются постоянными величинами, они зависят
от влагоустойчивости материала.
2. Влажность — защита от влажности
Слой торможения водяного пара: \i = 10000-100000
Слой пароизоляции: \х = «>
Абсолютно паронепроницаемыми являются все металлы, стекло и пе-
пеностекло. Поэтому в настоящее время все тонкие пароизоляционные слои
делаются из алюминиевой фольги.
Практика:
Слои торможения водяного пара устанавливаются в утепленных вентили-
вентилируемых скатных крышах мансард, в стенах с вентилируемыми воздушными
прослойками. В невентилируемых ограждающих конструкциях под слоем
теплоизоляции должен располагаться пароизоляционный слой. Если тако-
такого слоя не будет, то слой утеплителя при достижении точки росы будет на-
насыщаться влагой и сильно снижать свои теплоизоляционные качества.
FyvYYY B03AyX
MvWa Волокнистые теплоизо- У Д = '
р-^^ляционные материалы J
y у у -г-тг-Пробковые плиты ^
"///// Стеновой кирпич ^=5/10
V /{ / / газобетон J TT
сухой
влажный
А
////// Газобетон \i = 70/150
i сухой _Г i
влажный '
" Битумный рулонный материал
ц = 10000/80000
Металлы
Пеностекло
паронепроницаемы
Ц = оо
Рис. 2.35. Значения ц
2.11. Сравнение теплозащиты и защиты от влаги I87jjj
Гидроизоляция кровли
Пароизоляция
//Л </
I 1
Рис. 2.36. Неправильное положение пароизоляции
Гидроизоляция кровли
'' S~S А \ /////[ } / / /
Пароизоляция
Рис. 2.37. Правильное положение пароизоляции
2.11. Сравнение теплозащиты и защиты
от влаги
Защита от
-L
Тепла
I]
_L
Влажности
Защита (изоляция)
Запирание (изоляция)
Направление теплового потока
внутри
теплая
сторона
Ул
снаружи
более
холодная
сторона
Передача тепла за счет теплопроводности от более теплой к более холод-
холодной стороне.
Для уменьшения применяется теплоизоляционный слой.
Основное правило: Устройство утепляющего слоя как правило с наруж-
наружной стороны (у холодной стороны).
Следствие: Несущая конструкция в течение года находится приблизи-
приблизительно при одинаковой температуре и мало подвергается температурным
W\ 88 2. Влажность — защита от влажности
деформациям (свободна от трещин). За счет наружного утепления можно
также полностью использовать тешюнакопительную способность стены.
Сопротивление теплопередаче (термическое сопротивление)
Я - коэффициент теплопроводности в Вт/м ч К
Направление потока водяного пара
изнутри
высокие:
Температура
Давление воздуха
Давление пара
Относительная
влажность
1
снаружи
низкие:
Температура
Давление воздуха
Давление пара
Относительная
влажность
Перенос влажности за счет диффузии водяного пара от более теплой, к
более холодной стороне.
Для защиты применяется запирающий слой.
Основное правило: Устройство запирающего (пароизоляционного) слоя
с внутренней (более теплой) стороны.
Следствие: При понижении температуры в конструкции не будет выпа-
выпадать конденсат. Строительные материалы не разлагаются и не ржавеют, не
покрываются плесенью и не выкрашиваются или не разрушаются каким-
либо другим образом. Находящийся снаружи теплоизоляционный слой не
увлажняется за счет конденсационной влаги.
Сопротивление паропроницанию:
1
где d — толщина слоя в м, \х — коэффициент сопротивления паропроница-
паропроницанию
Основное конструктивное правило:
Сопротивление паропроницанию \i • d отдельных слоев конструкции
доолжно уменьшаться изнутри — наружу.
Сопротивление теплопередаче d/X отдельных слоев конструкции дол-
должно, наоборот, увеличиваться изнутри — наружу.
2.12. Объяснение принципа теплового потока
Объяснение:
должно возрастать, потому, что тепловой поток должен все более
затормаживаться для того, чтобы улучшить теплонакопительную способ-
способность, ju • d должно уменьшаться для того, чтобы уже просочившаяся влаж-
влажность могла быть быстрее передана в соседний слой чтобы избежать застоя
влаги и ее конденсации.
2.12. Объяснение принципа теплового потока
Если два бассейна с водой, разделенные стенкой, имеют разные уровни по-
поверхности воды, то давление воды верхнего бассейна тем больше, чем боль-
больше разность высот поверхностей воды в бассейнах. Если разделяющая бас-
бассейны стенка водонепроницаема, то разница высот остается неизменной.
Если, наоборот, эта стенка водопроницаема, то в зависимости от степени
водопроницаемости быстрее или медленнее уровень поверхностей воды в
бассейнах станет одинаковым с обоих сторон конструкции. Транспортиров-
Транспортировка воды через конструкцию будет происходить до тех пор, пока уровни не
выравнятся.
водопроницаемость
Рис. 2.38. Принцип теплового потока
Аналогично происходит с теплом. Теплый воздух расширяется, оказы-
оказывая таким образом, большее давление на конструкцию, чем холодный воз-
воздух. Так как зимой воздух помещения в зданиях теплее, чем наружный воз-
воздух, здесь имеет место тепловой поток изнутри - наружу. Этот тепловой
поток тем больше, чем лучше пропускает тепло ограждающая конструкция,
т.е. передает его изнутри — наружу.
По другому говоря — чем хуже ее теплоизолирующая способность, тем
больше тепла уйдет из помещения.
Так как не существует строительных материалов и изоляционных материа-
материалов, которые на проводили бы тепло, то всегда существует перенос тепловой
2. Влажность - защита от влажности
энергии с теплой к холодной стороне ограждающей конструкции. Это проис-
происходит зимой изнутри - наружу, а летом - наоборот.
Теплоизоляционный слой должен, как правило, быть расположен с хо-
холодной стороны конструкции, чтобы защитить ее от слишком больших тем-
температурных колебаний и, тем самым, исключить температурные деформа-
деформации. Но в основном это необходимо для того, чтобы тепло могло
удерживаться в массивной части конструкции и отдаваться снова в воздух
помещения вечером и в ночные часы. Таким способом летом в течение дня
избыточное тепло накапливается в конструкции не перегревая воздух в по-
помещении. Основное правило при теплоизоляции требует, чтобы сопротив-
сопротивление теплопередаче отдельных слоев, например при трех слоях, изнутри
наружу должно увеличиваться с тем, чтобы тепловая энергия все медленнее
подходила к наружной грани конструкции.
внутри rf/Л, + rfj/Aj + djk^ снаружи
2.13. Объяснение принципа пароизоляции
Подобно теплопереносу происходит и влагоперенос при данном темпера-
температурном и влажностном равновесии. Таким же образом при неравновесии
влажностных режимов по обе стороны от ограждающей конструкции эти
режимы стремятся к выравниванию.
Различные влажности воздуха в двух помещениях выравниваются пото-
потому, что влажность на основе различных температур так долго проходит че-
через конструкцию, пока не наступит равновесие. Этот процесс называется
диффузией водяного пара. В отличие от тепла, в случае влажности жела-
желательно было бы, чтобы никакая влага не попадала бы в конструкцию и не
могла бы там при достижении точки росы выпадать в виде конденсата. По-
Поэтому в необходимых случаях следует устраивать пароизоляционный слой
обязательно со стороны с более высокой температурой и большей влажно-
влажностью.
При диффузии водяного пара не только коэффициент сопротивления
паропроницанию \i> но и толщина слоя оказывают влияние на величину
влагопереноса. Математическое произведение отдельных слоев долж-
должно поэтому уменьшаться изнутри наружу, т.к. влага, попадающая в один слой,
должна лучше пропускаться следующим и т.д. чтобы избежать насыщения
конструкции внутри влагой.
2.14. Давление водяного пара 191 J
2.14. Давление водяного пара
Воздух имеет хоть и небольшую, но все-таки какую-то массу. Один литр
(=1дм3) воздуха весит 1,293 кг. Воздушная оболочка над поверхностью зем-
земли таким образом создает давление. Давление атмосферной воздушной обо-
оболочки по величине составляет 1 кг/см2. Это соответствует примерно 10 плит-
плиткам шоколада на площади ногтя на среднем пальце руки.
Так как давление выражается в Паскалях (Па), Барах (бар) или Ньюто-
Ньютонах на квадратный миллиметр (Н/мм2), то давление земной воздушной обо-
оболочки равно:
1 бар = 100000 Па = 100 000 Н/м2 = 0,1 Н/мм2
Так же, как воздух создает давление, так и водяной пар в воздухе создает
давление - давление водяного пара.
Давление пара в известной степени превышает давление воздуха. Давле-
Давление водяного пара зависит от:
• температуры
• относительной влажности воздуха
Если относительная влажность воздуха равна 100%, то и давление водя-
водяного пара — самое большое. При этом говорят о давлении насыщения водя-
водяного пара /?s. Если относительная влажность меньше 100%, то и давление
водяного пара ниже. При этом говорят о частичном давлении водяного пара
р. Действительное давление водяного пара (оно же — частичное) рассчиты-
рассчитывается по формуле:
P=<P'PS
Пример: Температура = 22°С
Решение: При 0L= 22°C =>/?s=2645 Па (из таблицы)
P=<P'PS
р = — -2645Па
100
р = 1587Па
Рисунок 2.39 показывает максимально возможную для восприятия воз-
воздухом массу влаги на м3 в зависимости от температуры и максимальные зна-
значения давления пара, так называемое давление насыщения ps.
f(T\ 92 2. Влажность — защита от влажности
Давление насыщения водяного
пара [Па]
Максимальное содержание
водяного пара в воздухе г/м3
4000-j
1
I
1
p.., 4.688 A.486+1^)"-3
Кривая давлений
насыщения воля ног о
п:юэ. надо льдом
А>ч---288,58A.098- -,—)
Кривая дг;опени!*
насыщения
ВОДУ'.Ч'.Н'О ПЙрЛ
4244 Ра
/ 30,39
/гл.-]
¦я.з
10 15 20 25
Рис. 2.39. Давление насыщения водяного пара и максимальное содержание
водяного пара в зависимости от температуры
2.15. Защита от влаги вследствие диффузии
водяного пара
2.15.1. Условия влагозащиты
Относительно диффузии водяного пара в ограждающих конструкциях дей-
действуют следующие правила:
1. Вследствие конденсации водяного пара в ограждающих конструкциях
не должны возникать повреждения (коррозия, появление грибка, гние-
гниение).
Условие: Допускается в зимний период выпадение внутри конструкции
такого количества конденсата, которое в летний период (период испа-
испарения) снова полностью может диффундировать из конструкции
=» т^у > тш, где тш — испаряющаяся масса воды
т^ — масса воды, выпадающая в виде
конденсата
2. Вследствие конденсации водяного пара в ограждающих конструкциях
теплозащитные качества конструкции не должны так ухудшиться, что
они более не будут соответствовать требованиям DIN 4108 или соответ-
соответствовать Нормам по теплозащите, или вообще конструкция их потеряет.
2.15. Защита от влаги вследствие диффузии водяного пара 193 j)
3. На плоскостях соприкосновения слоев не воспринимающих воду, допус-
допускается выпадение конденсата не более 0,5 кг/м2 (например, между воз-
воздушной прослойкой и клинкерной облицовкой стены).
Условие: Выпадающее за зиму (в период конденсации) количество кон-
конденсационной влаги может достигать только определенной величины:
• для стен и крыш не более 1 кг/м2
• для дерева — максимальное восприятие 5% от массы
• для материалов с использованием древесины (древесно-стружечные
плиты, фанерованные ДСП, фанера), максимальное восприятие — 3%
от массы
Для всех других конструкций или строительных материалов необходи-
необходимо, чтобы образовавшаяся в конструкции зимой вода летом снова полнос-
полностью могла бы диффундировать наружу.
2.15.2. Как избежать выпадения влаги на поверхности
конструкции
Чтобы не допустить выпадения конденсата на внутренней поверхности конст-
конструкции необходимо, чтобы температура внутренней поверхности конструкции
при данной температуре и влажности внутреннего воздуха не была бы ниже оп-
определенного предела. Этим пределом является точка росы, которую температура
внутренней поверхности не должна достигать и ни в коем случае не быть ниже.
Для того чтобы поддерживать такую температуру необходимо устройство соот-
соответствующей теплоизоляции.
Наибольший допустимый коэффициент теплопередачи U для избежа-
избежания выпадения конденсата на поверхности конструкции может быть рас-
рассчитан по формуле:
hx = коэффициент тепловосприятия*
ви = температура воздуха в помещении
ви = температура наружного воздуха
0Lt = температура точки росы
Пример: Невентилируемая совмещенная плоская крыша прядильного цеха.
Дано: Температура воздуха в помещении ви = 26°С
Температура наружного воздуха 0и = -10°С
Относительная влажность воздуха q>t = 1
* В СНиП И-3-79*(99) обозначение ав
ЦТ 194 2. Влажность — защита от влажности
2 слоя полимерного рулонного материала
. , '../.,:.. - Полистирольный пенопласт WLGr 040
/ / У / / У У .-Железобетон
'///// /У, и
,;™^_^™___,j_;™j^^ Известково-цементная штукатурка
Рис. 2.40. Невентилируемая совмещенная плоская крыша.
Требуется определить: толщину слоя утеплителя (WLGr 040)
Решение:
_6 26°С-22,3°С ш
доп " '26°С-(-10°С)'
UJ0n =0,62Вт/м2К
1 =1 0,02 0,2 rf -7_- | -
0,62 6 0,87 2,1 0,04 0,17 23
d= 0,049 м
</=50мм
принимаем d = 60 мм.
2.15.3. Как избежать выпадения конденсата
внутри ограждающих конструкций
Прежние методы расчета выпадения конденсата внутри ограждающих кон-
конструкций не давали возможность однозначно определить положение плос-
плоскости конденсации и совсем не давали возможность рассчитать количество
конденсата.
Для исследования строительных конструкций на образование конден-
конденсата X. Глазер разработал метод, позволяющий определить как положение
плоскости конденсации, так и количество выпадающей конденсационной
воды с большой точностью. При этом Глазер исходил из того, что фактичес-
фактическое давление водяного пара нигде по сечению конструкции не должно пре-
2.15. Защита от влаги вследствие диффузии водяного пара
вышать давления насыщения. Это означает, что линия фактического дав-
давления водяного пара никогда не может проходить выше линии давления
насыщения. Это методика частично работает как графическая, а частично
обеспечивается расчетами. Графическая часть метода в кругу специалистов
кратко обозначается как «диаграмма Глазера». Диаграмма Глазера основана
на графике распределения температур по сечению конструкции. Построе-
Построение диаграммы Глазера более подробно описано в разделе 2.16.
Выражение 1/А во влагозащите является аналогичным понятию R в теп-
теплозащите. Параллельно сопротивлениям теплоперехода Rsi и Rx во влагоза-
влагозащите также имеются величины сопротивления диффузии водяного пара
через внутреннюю и внешнюю поверхность ограждающей конструкции 1/
Д и 1/Д, которые, однако, по сравнению с 1/А так малы, что ими можно
пренебречь.
2.15.4. Граничные условия по DIN 4108
В неклиматизированных жилых и конторских зданиях в основу расчета мо-
могут быть положены следующие допущения.
Параметры
Температура
наружного воздуха 0U
Температура воздуха
в помещении ви
Относит, влажность
снаружи <ре
Относит, влажность
внутри ф(
Период водонакопл.
(высыхания)
Давление насыщения:
снаружи при
внутри при
Фактическое давление
водяного пара
снаружи при
внутри при
Период конденсации
(водонакопления)
прим. с середины
ноября —
до середины января
-10°С
+20°С
80%
50%
/т= 1440 час =
= 60 дней
01л = -1О°С:/>е = 26ОПа
0и = +2О°С:/?1 = 234ОПа
0Le=-lO°C:
ре= 260 -80/100 Па
/>е=208Па
0^+20'С:
/>,= 2340-50/100 Па
р = 1170 Па
Период высыхания
(испарения)
прим. с середины
июня —
по середину сентября
+ 1ГС
+ 12°С
70%
70%
/v =2160 час =
= 90 дней
0Ье = +12вС:/?е=14ОЗПа
0и = +12°С:/>1=14ОЗПа
0Le=+12°C:
ре= 1403-70/100 Па
ре=982Па
0L=+12°C:
р = 1403 -70/100 Па
/>,= 982 Па
2. Влажность — защита от влажности
Параметры
Период конденсации
(водонакопления)
Коэффициент
теплоперехода:
внутри:
Л = 6 Вт/м2К
если плотная мебели-
ровка и прочие причины
не потребуют еще более
низкого значения E)
снаружи
Лг=23 Вт/м2К
h=\2 Вт/м2К
при
• неотапливаемых
соседних помещениях
• фасадах с вентилируе-
вентилируемыми воздушными
прослойками
• скатах крыши
Период высыхания
(испарения)
Температура поверхности
плоской крыши в период
высыхания: +20°С.
Примечание:
В более суровых климати-
климатических условиях для пери-
периода водонакопления для
таких сооружений, как
плавательные бассейны,
климатизированные по-
помещения или при экстре-
экстремальном внешнем клима-
климате эти упрощенные
допущения недопустимы.
В этом случае следует учи-
тывать действительный
внутренний и внешний
климат объекта строитель-
строительства.
2.16. Диаграмма Глазера
2.16.1. Период водонакопления
Примерно с середины ноября по середину января.
Ра Допущение: Ограждающая конструкция из двух слоев
1800
1600-
1400
1200
1000
800
600
400
200
Ра Му
внутри
Р.
Слой конструкции 1_
_Слой конструкции 2_
| снару-
|жи
Ре
Область образования
конденсата
Область испарения
(высыхания)
2.16. Диаграмма Глазера
Слой конструкции 1
Эквивалентная толщина слоя воздуха 5, х
Сопротивление диффузии водяного пара в области выпадения конден-
конденсата
Плотность диффузного потока ? из внутреннего пространства в ограж-
ограждающую конструкцию до плоскости конденсата. Направление диффузии
Крутое падение р:
=» много влаги устремляется в конструкцию и конденсируется при/г.
Слой конструкции 2
Эквивалентная толщина слоя воздуха Sd e
Сопротивление диффузии водяного пара в области высыхания (испаре-
(испарения)
Z = 1,5 • 10б • max// • d м2 • час • Па/кг
Плотность диффузного потока gc от плоскости конденсации до наруж-
наружного воздуха. Направление диффузии ot/?s,
>
Пологое прохождение/?:
=» мало влаги может уходить наружу.
р = точка насыщения
>
Если кривые/^ и /? касаются друг друга, то имеет место нарастание влаж-
влажности во время периода насыщения влагой. Это объясняется тем, что вхо-
входящее в конструкцию количество водяного napagj больше, чем выходящее
наружу количество водяного napage.
198 2. Влажность — защита от влажности
Входящее в конструкцию количество Выходящее из конструкции наружу количе-
влаги в период водонакопления: ство влаги в период водонакопления:
I I
Увеличивающаяся влажность за период водонакопления:
кг/м2
2.16.2. Объяснение построения диаграммы Глазера
На горизонтальной оси откладываются не толщины слоев с их толщиной d,
а толщины получаемые умножением /л • d.
Sd — эквивалентная толщина слоя воздуха.
Эквивалентная толщина слоя воздуха показывает, что сопротивление
пропусканию водяного пара зависит не только от коэффициента со-
сопротивления паропроницанию m слоя, но и от его толщины d.
Эквивалентная толщина слоя воздуха Sd имеет единицу метр (м) и
означает, что этот слой создает такое же сопротивление диффузии
водяного пара, как и слой материала толщиной d.
Ре На вертикальной оси откладываются давление водяного пара в Пас-
Паскалях (Па). Наносятся как давления насыщения ps, так и фактичес-
фактические давления пара р. Давления насыщения р& зависят от температу-
температуры, которая имеет место в том или ином слое (месте сечения)
ограждающей конструкции. Они могут быть взяты по таблице 2.3.
Таким образом, сначала надо рассчитать температуры по сечению
конструкции.
рш Давление насыщения ps соответствует давлению водяного пара при
относительной влажности 100%. В большинстве случаев относитель-
относительная влажность как наружного воздуха, так и внутреннего воздуха в
помещении ниже 100%, так, что фактическое значение давления во-
водяного пара р лежит ниже давления насыщения ps. Соответственно
можно получить фактические величины давления водяного пара на
внутренней и внешней стороне ограждающей конструкции: pv,pc
Px=Ps'9x Pe=Ps<P*
q> — величины относительной влажности внутреннего и наружного
воздуха, их следует принимать согласно граничным условиям расче-
расчета защиты от влажности: (pi=50%;pe=80%).
После того, как на чертеж сечения конструкции в масштабе \i- d бу-
будут нанесены значения и построена кривая давления насыщения во-
2.16. Диаграмма Глазера
дяным паром, необходимо нанести туда же значения фактического
давления водяного пара на внутренней и внешней поверхностях кон-
конструкции рх и рс. рх должно быть соединено с рс прямой линией, т.к.
слои нанесены на диаграмму в масштабе эквивалентных толщин сло-
слоев. Если бы мы прямо соединили рх и ре, то фактические значения
давления водяного пара лежали бы частично выше значений давле-
давлений насыщения/?s, что невозможно, так как относительная влажность
не может быть более 100%. Поэтому фактическая кривая распределе-
распределения давлений водяного пара накладывается на кривую давлений на-
насыщения ps как касательные.
/>sw Точка соприкосновения обеих кривых дает нам точку насыщения во-
водяного napa/?sw; плоскость в этом месте сечения конструкции назы-
называется плоскостью конденсации. В этой плоскости влага выпадает в
форме конденсационной воды. Опыт показывает, что вода как пра-
правило выпадает в месте соприкосновения слоев.
Sd, Все эквивалентные толщины воздушных слоев [1 • d от плоскости кон-
конденсации в сторону помещения обозначаются Sd (, а в сторону наруж-
наружной поверхности — Sde.
Об- Область конденсации - это та сухая область конструкции, которая
ласть располагается между ее внутренней поверхностью и плоскостью кон-
кон- денсации. В ней еще без опасности увлажнения идет диффузия водя-
ден- ного пара из помещения. Поэтому для этой части конструкции бе-
сации рутся из таблицы меньшие значения fi, так как сухой материал не
/хмин создает для пара сильного сопротивления.
q6_ Область испарения располагается от плоскости конденсации до на-
ласть ружной поверхности ограждающей конструкции. В области испаре-
испа- ния> на°борот, материал влажный. В основном за счет сил адгезии
рения межДУ молекулами воды и молекулами строительных материалов зат-
„ рудняется транспорт влаги от конструкции в наружный воздух. Ув-
"***' лажненный материал создает большее сопротивление транспортиров-
транспортировке влаги, чем сухой. Это учитывается тем, что из таблицы в качестве
значения выбирается наибольшее.
g. Подобно плотности потока тепловой энергии плотность диффузион-
диффузионного потока водяного пара выражает массу влаги в форме водяного
пара или в жидкой форме, которая проходит через каждый м2 повер-
поверхности ограждающей конструкции в 1 час из помещения в течение
периода увлажнения в точку этой конструкции до плоскости конден-
конденсации.
|T200 2. Влажность — защита от влажности
->
Р\ ~ PsW / 2
Направление диффузии & = ^ кг/м 'час
#е В течение периода водонакопления только очень небольшая часть вла-
влаги в конструкции может быть оттранспортирована от плоскости кон-
конденсации наружу, т.к. температура наружного воздуха низкая и, сле-
следовательно, воздух может воспринимать ограниченное количество
влаги. Поэтому относительная влажность воздуха зимой высока, а на-
накопительная способность для влаги очень низкая. Транспортировка
влаги во внутрь возможна только в очень малых количествах, т.к. от-
оттуда снова и снова поступает поток влаги, а тепловой поток всегда
течет от теплой стороны к холодной.
р«иУк2-час
Масса воды, скапливающаяся в конструкции в течение периода ув-
увлажнения (зимние месяцы) рассчитывается по формуле:
здесь: Т — период времени
/т = 1440 часов F0 дней)
ge вычитается потому, что эта составляющая уже может диффундиро-
диффундировать в наружный воздух.
2.16.3. Период испарения (высыхания)
Примерно с середины июня до середины сентября.
Во время периода испарения, т.е. в летние месяцы, влажность, кото-
которая скопилась в конструкции за зимние месяцы, должна снова выйти
наружу, чтобы не было повреждений в стройматериалах.
ps Так как согласно DIN 4108 летом как внутри помещения так и снару-
снаружи следует принимать в расчет одинаковую среднюю температуру, то
по таблице 2.3 в конструкции имеет место одинаковое давление на-
насыщения ps во всех плоскостях сечения. Относительные влажности
воздуха по DIN 4108 также принимаются одинаковыми изнутри и
снаружи, так, что фактическое давление водяного пара на поверхно-
поверхностях ограждающих конструкций одинаково.
2.2. Агрегатные состояния
р{
р.
рх = 1403 • 70/100
рх = 982Па
Р.
Р.
Р*
= 1403 • 70/100
= 982Па
Испарение происходит летом от плоскости конденсации как в направ-
направлении наружу, так и в направлении помещения.
Испарение вовнутрь всегда больше чем испарение наружу, так как:
• строительные материалы в области конденсации не были насы-
насыщены влагой и поэтому величина ц — меньше;
• эквивалентная толщина воздушного слоя Sd в сторону помещения
меньше чем наружу, т.е. эквивалентный путь в сторону помеще-
помещения короче, чем в сторону наружного воздуха.
Для того, чтобы не образовались неисправимые повреждения конст-
конструкции, надо, чтобы накопившаяся за зимние месяцы вода в летние
месяцы снова полностью высыхала. Было бы лучше, если бы gx + ge
испарительного периода была бы больше gx в период водонакопле-
ния.
Испаряющаяся масса воды в период высыхания рассчитывается по
формуле:
здесь: V - испарение
/v= 2160 часов (90 дней)
gx и gc складываются потому, что испарение от плоскости конденса-
конденсации идет в обе стороны.
W202 2. Влажность — защита от влажности
Диаграмма Глазера
Период испарения: Примерно с середины июня до середины сентября.
Область испарения
(высыхания)
Область испарения
(высыхания)
Направление
диффузии от рм к д
Направление
диффузии от рт к ро
рт - точка насыщения
Плотность потока диффузии ^ Плотность потока диффузии gc от
от плоскости конденсации к внут- плоскости конденсации к наружному воз-
реннему воздуху помещения: духу:
^ кг/м2 • час
Крутое распределение р: е
=» короче эквивалентный Пологое распределение р:
путь испарения =* длиннее эквивалентный путь
=> много влаги может испа- испарения
риться => меньше влаги может испариться
2.17. Мероприятия по исключению выпадения конденсата
<\ ¦
Диффундирующая вовнутрь масса воды Диффундирующая наружу масса воды
в течение периода испарения: в течение периода испарения:
кг/м2
i ; i
Вместе испаряющаяся масса воды в течение периода испаре-
испарения: L
кг/м2
2.17. Мероприятия по исключению выпадения
конденсата внутри конструкции
Если речь идет об образовании конденсата внутри конструкции, то в каче-
качестве решения этого вопроса можно использовать:
1. Изменение последовательности расположения слоев конструкции и/или
их толщины. В теплозащите последовательность слоев не играет такой
важной роли. Во влагозащите она приобретает центральное значение.
Однако так как влагозащита означает и теплозащиту, влагозащита оказы-
оказывает прямое влияние на теплозащиту.
2. Вентиляция повреждаемого конденсационной водой слоя. С по-
помощью вентиляции конденсационная вода может быстро выводить-
выводиться наружу и быть безопасной для конструкции.
3. Устройство слоя, тормозящего диффузию водяного пара, или даже
пароизоляционного слоя (в зависимости от воздействия влаги) с
внутренней стороны конструкции.
Паротормозной слой \1 = 10000-100000
Пароизоляция /i = ©о
Графическое определение дополнительно требующейся эквивален-
эквивалентной толщины воздушного слоя Sd (рис. 2.41) сводится к тому, что
отрезок ре /»sw продлевается по прямой до пересечения с горизонта-
горизонталью из рх.
Требуемая величина Sd может быть получена соответствующим
выбором /1 или d, так как Sd=fi-d.
Положение паротормозящего или пароизоляционного слоя однозначно
получается из диаграммы. Он должен лежать в любом случае перед теплой
границей слоя, подвергающегося опасности увлажнения конденсатом. Допол-
Дополнительно требуемая эквивалентная толщина воздушного слоя Sd может быть
просто прочитана с диаграммы или может также быть точно рассчитана.
|B04 2. Влажность — защита от влажности
эквивалентные толщины слоев
Слой 1 i s Слой 2
дополнительно требующаяся 5.
полная SA
Рис. 2.41. Дополнительно требующийся слой в форме паротормозящего слоя
или пароизоляции
Математическое условие:
Отрезок ординаты: ре
Общее уравнение: ух = т • х + Ь
Прямая \\ух =-
Прямая 2: горизонтальная линия рх =э у2= рх
Пересечение этих двух прямых и решение отн. S
"Чобщ
Jd,c
.-EiZEl..*
d,e
Чтобы избежать отрицательного падения прямых числа в знаменателе
можно поменять местами, так, что формула будет иметь вид:
^Чобщ
Дополнительно определяем: 54дополнит = 5^общ - 5^ - 5^е
2.18. Возможные случаи выпадения конденсата
по диаграмме Глазера
2.18.1. Нет выпадения конденсата
Если две кривыеps ир не соприкасаются, т.е. фактическое значение давле-
давления водяного пара ни в одном месте сечения ограждающей конструкции не
2.18. Возможные случаи ситуации выпадения конденсата 205 J
достигает значения давления насыщения, то выпадения конденсата не бу-
будет.
Слой 1
Слой 2
р.
Рис. 2.42. Период конденсации: никакого выпадения конденсата
2.18.2. Выпадение конденсата в одной плоскости
Связь рг и/?с одной прямой невозможна. Она возможна только в виде каса-
касательных к кривой насыщения. Точка соприкосновения показывает точку на
плоскости между двумя слоями конструкции, на которой выпадает конден-
конденсат.
Слой 1
Слой 2
Ps
ё
8ц,
Ре
Рис. 2.43. Период конденсации: одна плоскость
Период конденсации (увлажнения)
о _ Pi - Psw .
WlO6 2. Влажность — защита от влажности
Слой 1 Слой 2
Р.
о sщ
EI ** О о й
Рис. 2.43. Период испарения (высыхания): одна плоскость
Период испарения (высыхания)
Psw "" Pi
gl z. ' gl z.
2.18.3. Выпадение конденсата в двух плоскостях
Рис. 2.44. Период конденсации: две плоскости
Слой 1 Слой 2 Слой 3 Слой 4
Период конденсации:
gz"
~" -PSW2 .
z
ge
Pi
Su,
^ 03 S
о x =r
Рис. 2.45. Период испарения: две плоскости
2.18. Возможные случаи ситуации выпадения конденсата 207 jj/
Период испарения:
2.18.4. Выпадение конденсата в одной области
Основное отличие: Междуpsm npSW2 кривая фактического давления водяно-
водяного пара совпадает с кривой давлений насыщения.
Слой 1 Слой 2
Область конденсации
р совпадает с р
Слой 3
О
4-
У
+
Рис. 2.46. Период конденсации: область
Период конденсации:
Ре
Слой 1 Слой 2
Д; о .
Область
p,i конденсации
0.5-^ I 0.5-S
Слой З
Рис. 2.47. Период испарения: область
Период испарения:
gl = Z,+0,5-Zz;
Ре
=
e 0,5-Zz+Ze
^208 2. Влажность — защита от влажности
2.19. Исследование влажностного состояния
различных конструкций
Пример 1. Бетонная стена с внутренним расположением изоляции и штукатур-
штукатуркой с двух сторон.
20
15
10
5
0
-5
-10
°С
20
17.Г
внутри
Полистероль-
ный
пенопласт
WLGrU35__
Гипсовая
штукатурка
j С?]
снару- tJ|
ЧИвестково-
цементная
штукатурка тз1
ой
Рис. 2.48. Состав стены
1. Определение распределения температуры.
D I dx d2 d3 dA 1
R = 1 | 0,02 | 0,06 | 0,20 [ 0,02 | 1
T " 6 + 0,70 + 0,035 + 2,1 + 0,87 + 23
R; = 0,167 + 0,028 + 1,714 + 0,095 + 0,023 + 0,043
2,4°C 0,4 24,9 1,4 0,3 0,6
RT = 2,07м2К/Вт - Д0 = 30°C
#=0,48Вт/м2К
30°С-0Д67м2К/Вт
= 2,4°С
2,07м2К/Вт
2. Получение эквивалентной толщины воздушного слоя.
Внутренняя штукатурка:
Слой утеплителя:
Бетонная стена:
Наружная штукатурка:
Sd = 10- 0,02м = 0,20м
Sd = 30- 0,06м = 1,80м
Sd =150- 0,20м = 30,0м
5d =35-0,02м = 0,70м
?5d= 32,70м
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 209
Примечание: с допущением о том, что в этой конструкции будет выпадение
конденсата и при этом бетонная стена и наружная штукатурка будут лежать в
области испарения, можно считать, что применение максимальных значе-
значений ju бетона в стене и наружной штукатурке будет наиболее целесообраз-
целесообразным.
3. Нанесение эквивалентных слоев воздуха 5, в выбранном масштабе.
Внутренняя штукатурка:
Слой утеплителя:
Бетонная стена:
Наружная штукатурка:
4. Диаграмма Ггсазера.
Период конденсации.
Sd = 0,20м ~ 0,7м
Sd = 1,80м ~ 6,0мм
Sd = 30,0м ~ 100,мм
Sd = 0,70м ~ 2,3мм
IS. = 32,70м ~ 109мм
2000--
1800--
1600-
1400-
1200--
1000-
800 -
600-
400-
200-
Ра
Внутренняя
I штукатурка
р- Слой утеплителя
внутри
20U
19631;
Область конденсации
г
Бетонная стена
Наружная
штукатурка
Область испарения
снару-
снаружи
274
Ре - 208
Рис. 2.49. Диаграмма Глазера: Период конденсации
5d, = min ju • d
5da = max jud
2. Влажность — защита от влажности
Толщина эквивалентного слоя воздуха
2,0 м 30,70 м
Сопротивление диффузии водяного пара
Z, = 3000000м2 • часПа/кг
Плотность диффузионного потока
Направление диффузии
g, = 2,84-Ю^кг/м2-час
>
Из помещения к плоскости
конденсации
Насыщение влагой:
Крутое падение криваой р
Большая входящая
масса влаги
Ze = 46050000м2 -часПа/кг
Направление диффузии
ge = 0,0239 Ю^кг/м2 час
р.
ge = 2,39 -Ю^кг/м2- час
От плоскости конденсации
к наружному воздуху
Пологое падение кривой р
Небольшая масса испарения
т' т=408,96г/м2
= 3,44г/м2
Выпадающая масса конденсата wT = 405,5г/м2
5. Получение величины давлений насыщения по таблице 2.3. В зависимости
от распределения температур.
20°С=>р8=2340Па
17,6°С=>/78=2014Па
17,2°С=>/?ь=1963Па
-7,7°С=>р8=318Па
-9,1°С=>рь=28Ша
-9,4°С=>р8=274Па
-10°С=>рь=260Па
6. Получение фактических значений давления водяного пара на обеих
поверхностях стены и внесение их в диаграмму.
Граничные условия по DIN 4108: q>x= 50% фе= 80%
Фактическое значение давления водяного пара с учетом относи-
относительной влажности внутри и снаружи:
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций
рх = 2340Ш • 50/100 />е = 260Па • 80/100
/е = 208Па
Если соединить/?е прх прямой, то график фактического давления водяно-
водяного пара будет лежать над кривой насыщения, что невозможно, так как кривая
насыщения имеет в своей основе относительную влажность, равную 100%.
График распределения фактических давлений будет тогда иметь в основе от-
относительные влажности более 100%, чего не может быть.
Когда воздух достигает относительной влажности в 100%, то его предел
насыщения влагой достигнут и из него будет выпадать влага - конденсат.
К кривым/?с ирх фактических давлений водяного пара проведем касатель-
касательные, пересечение которых будет иметь место при давлении 318 Па и обозна-
обозначим ero/?sw (Давление насыщения водяного пара). В этой точке соприкосно-
соприкосновения слоя утеплителя и бетонной стены будет выпадать конденсат и эту
плоскость соприкосновения мы назовем плоскостью конденсации.
7. Область конденсации Sd..
Область от внутренней поверхности стены до плоскости конденсации назы-
называется областью конденсации. Относительная влажность только в конце этой
области достигает 100% и там выпадает конденсационная вода. В области
конденсации применяются минимальные значения коэффициентов сопро-
сопротивления паропроницанию до, так как строительные материалы здесь еще не
являются влажными и еще хорошо транспортируют водяной пар.
8. Область испарения ?, е.
Область от плоскости конденсации до наружной поверхности стены называ-
называется областью испарения. Через эту область собирающаяся на плоскости
конденсации вода должна иметь возможность диффундировать наружу и там
испаряться. Зимой возможен только этот путь, так как тепловой поток идет
изнутри наружу и в этом же направлении будет транспортироваться к наруж-
наружному воздуху конденсат.
Так как из этой влажной области вода должна испаряться, сила когезии
воды и, в основном, силы адгезии воды и строительных материалов усложня-
усложняют диффузию. Поэтому в области испарения применяют в расчетах макси-
максимальные значения коэффициентов сопротивления паропроницанию до.
'212 2. Влажность — защита от влажности
Подобное имеет место в нашей одежде. Сухая одежда интенсивно впитывает
влагу. Мокрая одежда высыхает очень долго.
9. Сопротивление диффузии водяного пара.
В области конденсации.
Z, = 1,5 • 106 (min//^ + min ju2d2)
Z, = 1,5 • 10б(Ю ¦ 0,02 + 30 • 0,06)
Z, = 3000000м2 • час • Па/кг
Z, = 3,0• 10бм2 • час • Па/кг
И здесь принимаются наименьшие значения ju, так как здесь материалы
еще не увлажнены.
В области испарения:
Ze = 1,5 • 1
Ze = 1,5 • 10бA50 • 0,20 + 35 • 0,02)
Ze = 46050000м2 • час • Па/кг
Zc = 46,05 • 106м2 • час • Па/кг
Область испарения, через которую влага должна транспортироваться к
наружному воздуху, создает для водяного пара значительно большее сопро-
сопротивление, чем область конденсации, т.е. 46050000:3000000=15:1.
Период увлажнения
10. Плотность диффузионного потока.
Из помещения к плоскости конденсации:
Направление потока
_ Pi ~ PSW
1170Па-318Па
8х 3000000м2-час-Па/кг
gx = 2,84•ИГ'кг/м2 -час
#, = 0,284г/м2 • час
Эта масса жидкости протекает в период конденсации в час через каждый
м2 плоскости стены из воздуха помещения в стену.
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 213
Крутое распределение/?:
=> большая разница давлений водяного пара
=> большая входящая масса пара
От плоскости конденсации к наружному воздуху:
Направление потока
о _ PSW - Ре
8с z
318Па-208Па
• час • Па/кг
gc = 2,39 Ю^кг/м2- час
#е=0,00239г/м2час
В период конденсации в стену входит примерно в 100 раз большая
масса водяного пара, чем может выйти наружу.
Это можно увидеть уже потому, что фактическое давление водяно-
водяного пара р в области конденсации падает с 1170 Па до 318 Па, а в
области испарения — только с 318 Па до 208 Па.
Пологое распределение р:
=> малая разница давлений водяного пара
=> малая выходящая масса пара
Таким образом происходит насыщение влагой ограждающей кон-
струкции.
11. Увеличивающаяся масса конденсационной воды в течение перио-
периода увлажнения.
/wWT = 1440час@,284г/м2 час-0,00239г/м2 час)
tiiwt =408,96г/м2 -3,44г/м2 =405,5г/м2
входящая выходящая
mWT =0,41кг/м2
Период высыхания.
В период высыхания накопленная в период конденсации влага долж-
должна полностью выйти из конструкции. В этом случае в ней не будет
тяжелых повреждений.
Wi\A 2. Влажность — защита от влажности
Для периода высыхания по DIN 4108 действуют следующие граничные
условия:
Температура наружного воздуха: 0L с = +12°С
Температура воздуха в помещении: 0Li = +12°C
Относительная влажность снаружи: <рс= 70%
Относительная влажность внутри: фх= 70%
Продолжительность периода: /v= 2160 час (=90 дней)
12. Определение давления насыщения и фактического давления водя-
водяного пара.
Давление насыщения ps
0Li = +12°C=>/?S= 1403 Па
0La= + 12°C=>ps = 1403 Па
Фактическое давление водяного пара:
Pi=Ps' <Pi Ре = Psm <Р*
рх = 1403Ш • 70/100 = 982Па ре = 1403Па • 70/100 = 982Па
13. Определение плотности диффузионного потока в сторону помеще-
помещения и наружу.
_/>sw-P, _ 1403-982
*'"" Zt " 3000000
^=0,14033г/м2-час
2 -Psw -Ре ^1403-982
^е Ze 46050000
#е=0,00914г/м2-час
Кривая фактических значений давлений водяного пара от /?sw к рх
проходит круто => большая выходящая масса пара.
От /?sw к ре она проходит более полого => меньшая выходящая мас-
масса пара.
14. Определение общей массы воды диффундирующей наружу в лет-
летние месяцы.
= tyigi + ^e) = 2160час• @,14033rAi2 • час + 0,00914г/м2 • час)
= 303,11г/м2 + 19,74г/м2
в сторону помещения наружу
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 215
mwv=322,85r/M2
jww v = 0,32кг/м2
jww т > mw v
405,5г/м2>322,85г/м2
Накапливающаяся в зимние месяцы влажность в летние месяцы не может
полностью выйти из конструкции. Это приведет к строительным поврежде-
повреждениям (коррозии арматуры, появлению плесени и т.п.).
15. Нанесение эквивалентных толщин воздушных слоев соответствующих
значениям периода испарения.
1400--
1300-¦
1200-
1100-¦
1000- ¦
900-¦
800- -
Внутренняя
штукатурка
Ра внутри
..Г
Утеплитель
Область
испарения
г
Бетон
Наружная
штукатурка—,
'ps'*'i4O3'
г- «
О О
О X S
"¦ крутое
распределение
пологое
распределение
Область испарения
Рис. 2.50. Диаграмма Глазера: Период испарения
Область испарения Испарение
снару-
снаружи
Ра -982
Крутое распределение/? => боль-
большая масса испарения
ww,v =twm8i
/wwv = 303,11г/м2
в воздух помещения
Пологое распределение/! => мень-
меньшая испаряющаяся масса
w = 19,74г/м2
в наружный воздух
2. Влажность — защита от влажности
Как показывает диаграмма Глазера высыхание летом идет от плоскости
конденсации как в сторону помещения так и в сторону наружного воздуха.
Падение давления водяного пара в обе стороны одинаково по величине, од-
однако эквивалентный путь вовнутрь короче чем наружу. Это имеет следствием
то, что вовнутрь может диффундировать большее количество пара, чем нару-
наружу.
16. Мероприятия по предотвращению выпадения конденсата внутри конст-
конструкции.
Средство: Слой торможения водяного пара или пароизоляция.
Избежать конденсата можно, если сумма эквивалентных толщин слоев
воздуха Sd стены минимум имеют такую величину, как по следующей форму-
формуле:
S - Р>~Р* У _П70-208(Па)
Psw ~ Рс
= 268,49м
= 10 • 0,02м + 30 • 0,06м = 2,0м
= 150 • 0,20м + 35 ¦ 0,02м = 30,70м
= 268,49 - 2,0 - 30,70 = 235,79м
Возможные решения:
Необходимо выбрать пленку из синтетического материала или ме-
металла определенной толщины, у которой произведение /i • d по мень-
меньшей мере составляло бы 236 м.
Полиэтиленовая пленка d = 1 мм недостаточна, так как
Sd = \i • d = 100000 • 0,001м = 100м < S&tlft5 = 236м
Выбираем алюминиевую фольгу d=0,05 мм и \i = °о
Sd = «о • 0,00005м = «> паропроницаемо
Установка фольга с эквивалентным слоем воздуха толщиной 240 м будет
означать, что кривая давлений насыщения водяного пара и кривая факти-
фактических давлений водяного пара в конструкции не пересекаются и даже не
касаются. Это показано на следующей диаграмме Глазера:
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 217
2000- -
1800-¦
1600-
1400--
1200 -
1000-
800-
600-
400-
200-
Ра
2014
внутри
р, = 1178
Внутренняя
штукатурка
г—
Фольга
утеплителя
Слой Бетонг Наруж-
1963
1963
р и ps не касаются -
Рис. 2.51. Диафамма Глазера после установки фольги
Пример 2. Как и в примере 1, но слой утеплителя снаружи.
274
А, = 208
не будет выпадения конденсата
318
281
ная
штука-
штукатурка
снаружи
Бетонная стена
Гипсовая -
штукатурка
20
20
15
10
5
• Полистирольная пенопластовая плита WLGr 035
р Известково-песчаная штукатурка
17,6
О- внутри
-5
-10-
Рис. 2.52. Состав стены
1. Определение распределения температур.
R = 1 | °'02 , °-20 | О'06 , °'02 , * -_
т 6 0,70 2,1 0,035 0,37 23
= 0,167 + 0,028 + 0,095 + 1,714 + 0,023 + 0,043
2,4°С 0,4 1,4 24,9 0,3 0,6
/?т = 2,07м2К/Вт => U = 0,48Вт/м2К
2. Влажность — защита от влажности
2. Диаграмма Глазера.
Период конденсации.
Определение эквивалентных
толщин воздушных слоев. Sd = \х • d\ М : 10мм ~ Зм
Внутренняя штукатурка: Sd = 10 • 0,02м = 0,2м ~ 0,7мм
Бетонная стена: Sd = 70 • 0,2м = 14м ~ 46,7мм
Слой утеплителя: Sd = 30 • 0,06м = 1,8м ~ 6мм
Наружная штукатурка: Sd = 35 • 0,02м = 0,7м ~ 2,3мм
Ц6,7м ~ 155,7мм
Примечание. Устройство достаточно толстого слоя утеплителя на на-
наружной стороне бетонной стены как правило имеет следствием то, что не
будет опасности повреждения конструкции от конденсата. Поэтому вы-
выбираются минимальные значения ju. Наружные штукатурки в большин-
большинстве случаев смачиваются дождем и их высыхание затруднено. Поэтому
для наружной штукатурки выбираем максимальную величину \i.
3. Определение давлений насыщения водяного пара по таблице 2.3. в
зависимости от температур по сечению.
20°С => ps = 2340Па - 9,1 °С => ps = 28Ша
17,6°С => ps = 2014Ш - 9,4°С => ps = 274Па
17,2°С => ps = 1963Па - 10°С => ps = 260Па
15,8°С => ps = 1795Па
4. Получение фактических значений давления водяного пара на обеих
поверхностях стены и построение диаграммы.
Граничные условия по DIN 4108: q>x= 50%; <рс= 80%
При учете относительной влажности существующие значения дав-
давления водяного пара на поверхностях стены составляют:
рх = Ps. 9х = 2340Па • 50/100 = 1170Па
ре = Ps. (ре = 260Па ¦ 80/100 = 208Па
Если соединить рх и ре прямой, то можно установить, что кривая фак-
фактических значений давления водяного пара ни в одном из мест сечения
не пересекает кривую давлений насыщения и даже не касается ее.
Это означает:
• Существующее (фактическое) давление водяного пара ни в одной
из плоскостей сечения ограждающей конструкции не достигает
давления насыщения.
• Ни в одном месте сечения не будет выпадать конденсат.
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 219s
Внутренняя штукатур- _
ка
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
Ра
2014
внут-
внутри
р, =1170
Бетон -| Утеплитель -i
. ¦---•1
,-' ¦ /
1963
1795
¦
!81
— Наружная штукатур
ка
снаружи
274
Рис. 2.53. Диаграмма Глазера: Период конденсации
Сравнение с примером 1 (утеплитель внутри) показывает, что при одина-
одинаковых по составу слоях обе стены (примеры 1 и 2) имеют одинаковые значе-
значения величины U. Но при исследовании на конденсат расположение этих
слоев имеет решающее значение.
Если необходимо наряду с оптимальной теплозащитой одновре-
одновременно иметь еще и безупречную влагозащиту, то следует располагать
слой утеплителя обязательно с наружной (холодной) стороны стены.
Пример 3. Теплозащита внутри и снаружи
(так называемое строительство в одежде).
вну-
внутри
- Внутренняя штукатурка (гипс)
f
— Бетонная стена
Полистирольная пенопластовая плита WLGr 035
* Наружная штукатурка (известь-цемент)
снаружи
Рис. 2.54. Состав стены
!( 220 2. Влажность — защита от влажности
Граничные условия по DIN 4108:
hx = 6Вт/м2К во влагозащите
Ле=23Вт/м2К
0Li=+2O°C
0Це=-1О°С
1. Определение распределения температур.
1 Ж d2 d3 d4 d5 1
К 4 Л Л Л Л К
R = 1 , °'02 | °>03 , °'20 , °'03 , °>02 ! * =
т 6 0,70 0,035 2,1 0,035 0,37 23
= 0,167 + 0,028 + 0,857 + 0,095 + 0,857 + 0,023 + 0,043
2,4°С 0,4 12,45 1,4 12,45 0,3 0,6
RT = 2,07м2К/Вт ~ Ав = 30°С = @Li - 0La)
U = 0,48Вт/м2К
2. Определение эквивалентных толщин воздушных слоев Se = iim
Внутренняя штукатурка: ^ = 10 • 0,02м = 0,2м ~ 0,7мм
Утеплитель: ^d = 30 • 0,03м = 0,9м ~ Змм
Бетонная стена: Sd = 150 • 0,20м = 30,0м ~ 100мм
Утеплитель: Sd = 70 • 0,03м = 2,1м ~ 7мм На-
Наружная штукатурка: Sd = 35 • 0,02м = 0,7м ~ 2,3мм
233,9м - 2113мм
Примечание. В наружном слое утеплителя может начаться конден-
конденсация водяного пара. Поэтому для него и снаружи лежащих слоев
приняты большие из двух, данных в таблице, значений \i для того,
чтобы быть уверенными при расчете.
3. Определение давлений насыщения ps по таблице 2.3. в зависимости
от распределения температур по сечению конструкции.
20°С => ps = 2340Па - 9,1 °С => ps = 28Ша
17,6°С => ps = 2014Па - 9,4°С => ps = 274Па
17,2°С => ps = 1963Па - Ю°С => ps = 260Па
4,8°С=>р5=86Ша
3,3°С=>/78=776Па
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 221))
4. Определение фактических давлений водяного пара на обеих поверхностях
стены и нанесение их на диаграмму.
Граничные условия по DIN 4108: <рх= 50%; (ре= 80%
При этом с учетом того, что относительная влажность составляет не 100%,
а 50% и 80% получаем давления водяного пара внутри и снаружи:
внутри рх = ps -ф, = 2340Па • 50/100 = 1170Па
снаружи рс = ps • <рс = 260Па • 80/100 = 208Па
5. Диаграмма 1лазера.
2000--
1800-
1600--
1400 -
1200--
1000 - -
800 --
600 --
400-
200--
Ра
Внутренняя
штукатурка
Утеплитель
Бетон
Наружная
штукатурка
Утеплитель
2014
1963
внутри
р, = 1170
Область
конденсации
!-""
сна-
снаружи
281
274
А* = 208
Область испарения
Рис. 2.55. Диаграмма Глазера: Период конденсации.
Область конденсации
Sdl = min|i • d
5dl = 10 • 0,02м + 30-0,03м = 1,10м
gx =0,1873г/м2-час
т'ш = 269,71г/м2
W222 2. Влажность — защита от влажности
Область испарения
Sdfi = 150 • 0,20м + 70 • 0,03м = 32,8м
#е = 0,01327г/м2 -час
входящая выходящая
крутое распределениер пологое распределение/?
=> большая входящая =» небольшая выходящая масса воды
Образуется масса конденсата:
тЩТ = 0,25кг/м2
Прямая связь междур, ирс показывает, что кривая фактического давления
пара р в одной области стены лежит выше кривой насыщения/?s, т.е. могла
бы иметь относительную влажность более 100%. Но это невозможно, так как
начиная со 100% вся влага будет тут же выпадать в виде конденсата.
Касательные^ и/?е к кривой насыщения показывают плоскость конден-
конденсации. Там, где касаются обе кривые, образуется точка насыщения /?sw на
разрезе стены. В этой плоскости давление водяного пара достигает степени
насыщения 100%. Здесь выпадает конденсат.
Способность к накоплению влаги в конструкции стены при той
температуре, которая имеет место в конструкции — исчерпана.
6. Область конденсации SA,.
Область от внутренней поверхности стены до плоскости конденсации
/>sw называется областью конденсации. Здесь строительные материа-
материалы еще не насыщены водяным паром и давление еще не достигает
давления насыщения A00% относительной влажности). Для отдель-
отдельных строительных материалов здесь принимаются меньшие значения
\i (коэффициенты сопротивления паропроницанию), так как сухие
материалы легче воспринимают воду, чем влажные материалы ее от-
отпускают.
7. Область испарения Sd .
Область от плоскости конденсации psw до наружной поверхности наружной
штукатурки называется областью испарения.
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 223 j)
Выпадающая в плоскости конденсации конденсационная вода должна
иметь возможность диффундировать через эту область к наружной поверх-
поверхности наружной штукатурки, чтобы затем испариться в наружный воздух.
Эта транспортировка влаги осложняется тем, что здесь действуют силы коге-
зии и, в основном, адгезии между водой и порами материала. По этой при-
причине в области испарения в расчетах принимаются наибольшие коэффици-
коэффициенты сопротивления паропроницанию /i. Максимальные значения отражают
инерционность материалов при высыхании.
8. Сопротивление диффузии водяного пара Z.
В области конденсации Zx.
Zx = 1,5 ¦ 106(min//,.dx + min//2 • d2)
Z, = 1,5 • 10бЦ0 • 0,02m + 30 • 0,03м) = 1650000м2 • час • Па/кг
Z, = 1,65 10V-час-Па/кг
В расчете приняты минимальные значения \i в расчетах, так как речь идет
о сухой части стены.
В области испарения Ze.
Ze = 1,5 • 106(max//3 * <*, + max//4 • d4)
Ze = 1,5 • 106A50 • 0,20m + 70 ¦ 0,03м + 35 • 0,02м) = 49200000м2 • час • Па/кг
Ze = 49,2-10бм2-час-Па/кг
В области испарения диффузия водяного пара встречает примерно
в 30 раз большее сопротивление, чем в области конденсации. Это
большое сопротивление осложняет транспортировку влаги от плос-
плоскости конденсации к наружному воздуху.
9. Плотность диффузионного потока.
gx от внутренней поверхности стены к плоскости конденсации:
Направление потока
».
п Pi " Psw
1170Па-86Ша
1/ЧГЛЛЛЛ 2
1650000м2-час-Па/кг
gt = 1,873-10кг/м2 -час
^=0,1873г/м2-час
W224 2. Влажность — защита от влажности
Эта масса влаги в виде пара поступает из воздуха помещения в стену еже-
ежечасно через 1м2 поверхности стены.
ge от плоскости конденсации к наружному воздуху:
Направление потока
861Па-208Па
*' 49200000м2
49200000м2-час-Па/кг
gx = 1,327 -10кг/м2- час
?,=0,01327г/м2-час
В течение периода конденсации (зимние месяцы) в час через 1м2 плоско-
плоскости стены протекает 0,1873 г воды в форме пара, тогда, как только 0,01327 г
могут выйти в наружный воздух. В стену проникает почти в 14 раз больше
влаги, чем может из нее испарится.
10. Собирающаяся в стене масса конденсата за время периода конденсации.
"Ыт='т(?, -?е)
wWT =1440час-@,1873г/м2 -час-0,01327г/м2 -час)
/wWT =269,71г/м2-19,11г/м2 =405,5г/м2
входящая выходящая
WT =
WT
mWT =250,6г/м2
/wWT =0,25кг/м2
Период высыхания.
Граничные условия по DIN 4108 для периода высыхания:
Температура наружного воздуха: ^La= +12°C
Температура воздуха в помещении: 0L|= +12°C
Относительная влажность снаружи: <ре = 70%
Относительная влажность внутри: срх= 70%
Продолжительность периода: /v= 2160 час (=90 дней)
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 225j|
11. Определение эквивалентных толщин слоев воздуха Sd соответственно
полученным значениям в период конденсации*.
Внутренняя штукатурка:
Утеплитель внутри:
Бетонная стена:
Утеплитель снаружи:
Наружная штукатурка:
Sd= 3,0м ~ 10мм
Sd = 10 • 0,02м = 0,2м ~ 0,7мм
Sd = 30 • 0,'03м = 0,9м ~ Змм
Sd = 150 • 0,20м = 30,0м ~ 100мм
Sd = 70 • 0,03м = 2,1м - 7мм
Sd = 35 • 0,02м = 0,7м ~ 2,3мм
133,9м ~ 1113мм
1400 --
1300--
1200-
1100
1000-
900-¦
800
Ра
внутри|
!
!
р, ¦= 982
Внутренняя
штукатурка
Утеплитель
\ s. s
Направление
испарения
-Д-
Бетон
Г. 1'1')л
Наружная
штукатурка
Утеплитель —
Рис. 2.56. Диаграмма Глазера: Период высыхания.
! !
сна-
снаружи
Ре
= 982
Выходящая в помещение
масса пара
g, = 0,255г/м2 • час
крутое распределение р
=> большая масса
испаряющейся воды
<t
т' v = 2160час • 0,255г/м2 • час
=550,8г/м2
Выходящая наружу
масса пара
#е=0,008557гА12-час
пологое распределение р
=> малая испаряющаяся масса
воды
'W.V
= 2160час -0,008557г/м2 -час
= 18,48г/м2
В течение летних месяцев (период высыхания) происходит высыхание сте-
стены с испарением влаги как в воздух помещения, так и в наружный воздух.
^226 2. Влажность — защита от влажности
Крутое падение кривой давлений водяного пара р в сторону помещения озна-
означает сильное падение давления пара и, тем самым, большую массу испаряе-
испаряемой влаги, чем в сторону наружного воздуха, куда направлена более пологая
часть графика. Эквивалентный путь испарения в сторону помещения — коро-
короче, чем наружу и поэтому в сторону помещения испаряется больше влаги, чем
наружу.
12. Определение давлений насыщения napa/>s.
Согласно граничным условиям значения температур внутри и снаружи, т.е.
по обе стороны стены, одинаковы. Также одинаковы и значения относитель-
относительной влажности воздуха в помещении и снаружи. Поэтому с обеих сторон
стены имеют место одинаковые значения давлений насыщения пара и фак-
фактического давления водяного пара.
0Li= +12°C по таблице =>ps= 1403 Па
0Ца= +12°С по таблице =*ps= 1403 Па
13. Определение фактических значений давления водяного пара в зависимо-
зависимости от относительной влажности воздуха.
Граничные условия: q> = q>e = 70%
рх = 1403Па • 70/100 = 982Па рс = 1403Па • 70/100 = 982Па
14. Определение плотности диффузионного потока водяного пара во
внутрь (в сторону помещения) и наружу.
Направление потока Направление потока
о _ PSW - Pi g ^ PSW - Ре
1403Па - 982Па 1403Па - 982Па
gl 1650000м2 • час • Па/кг ^е 4920000м2 ¦ час • Па/кг
gt = 2,55 • 10кг/м2 • час gc = 8,557 • 10-бкг/м2 • час
gx = 0,255г/м2 • час ge = 0,008557г/м2 • час
15. Определение общей массы воды, диффундирующей из конструк-
конструкции в воздух помещения и в наружный воздух.
mwv =2160час-@,255г/м2 час+0,008557г/м2 -час)
wwv = 550,8г/м2 + 18,48г/м2
в воздух помещения в наружный воздух
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкции 227J);
A/2WV =569,28г/м2
mwv =0,57кг/м2
Тогда как в зимние месяцы (период конденсации) в стеновой конструк-
конструкции осаждается 0,25 кг/и2 конденсата, в летние месяцы из нее может диф-
диффундировать наружу 0,57 кг/м2. Таким образом, имеет место полное высыха-
высыхание в летние месяцы.
Повреждений ограждающей конструкции можно не ожидать.
16. Мероприятия для предотвращения выпадения конденсата.
Чтобы полностью предотвратить выпадение конденсата внутри сте-
стены, необходимо, чтобы сумма эквивалентных толщин воздушных слоев
•Sd стеновой конструкции была бы по меньшей мере равна:
S - Р.-Р, S _П70-208(Па)
7^К 4е "
861-208(Па)
= 48,32м
С —С _ С _ С
° d доп. феб. "" ° d общ ° d,i ° d,e
5d a = 10 • 0,02м + 30 • 0,03м = 1,10м
Sde = 150 • 0,20м + 70 • 0,03м + 35 • 0,02м = 32,80м
^йдоп.тРсб. = 48,32 -1,10 - 32,80 = 14,42м
Решение:
Необходима пленка, величина ц • d которой составляет не менее
14,42 м. Выбрана полиэтиленовая пленка с </=0,2 мм и ji= 100000
Sd = 0,0002м-100000=20м > Sdipe6 = 14,42м
Пленку необходимо расположить со стороны помещения перед
плоскостью конденсации, т.е. между штукатуркой и внутренней теп-
теплоизоляцией.
Если теперь с учетом этой пленки построить диаграмму Глазера,
то кривые ps и р не будут касаться друг друга.
Послойный состав: Sd = \i • d\ M: 10мм ~ Зм
Внутренняя штукатурка: Sd = 10 • 0,02м = 0,2м ~ 0,7мм
Полиэтиленовая пленка: Sd = 100000 • 0,0002м = 20,0м ~ 66,7мм
Утеплитель: Sd = 30 • 0,03м = 0,9м ~ 3,0мм
Бетонная стена: Sd = 70 • 0,2м = 14м ~ 46,7мм
Утеплитель: 5, = 30 • 0,03м = 0,9м ~ 3,0мм
Наружная штукатурка: Sd = 35 • 0,02м = 0,7м ~ 2,3мм
136,7м ~ 1122,4мм
|Г228 2. Влажность — защита от влажности
Внутренняя
штукатурка —i
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
Ра
Пленка
i
1
Утеплитель
|Бет(
Наружная
штукатурка
он —t Утеплитель —
2014^
внутри;
р, = 1170
сна-
снаружи
[274
Рис. 2.57. Диаграмма Глазера после установки слоя пленки
Обе кривые не касаются друг друга. Конденсат больше не выпадает. Так
как увлажнение слоев конструкции после установки пленки не происходит,
в расчете можно принимать минимальные значения ц. Только для наружной
штукатурки следует принимать максимальное значение ц, так как она увлаж-
увлажняется косыми дождями. Расстояние кривой фактических давлений водяно-
водяного пара и давлений насыщения уменьшается по направлению к наружной
штукатурке. Таким образом опасность выпадения конденсата перемещается
далеко к внешней границе стены.
Пример 4. Утеплитель между двумя плотными слоями => утепляющее ядро.
Бетон
Внутренняя гипсовая штукатурка
1 i
°с
20-
20
15Т вну-;¦;.-
три
10-
5
О ¦¦
-5
-10-
Гг
Полистирольная пенопластовая плита
WLGr 035
Бетон
Известково-цементная штукатурка
снаружи
i-9,6
-ю
Н)
\в\ 10 } [2
Рис. 2.58. Сосгав стены
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций Т19%
Граничные условия по DIN 4108:
Л = 6Вт/м2К
Ле=23Вт/м2К
0L.= +2O°C
*,= -Ю'С
Диаграмма Птзера.
Период конденсации.
1. Определение распределения температур.
1 dx d2 d3 dA d, 1
tf. = — +— + —H' — H--1* — * —
h, Л, Л, Я, А4 Л, he
D 1 0,02 0,10 0,60 0,10 0,02 1
R =- + —— + -!— + — + -!— + —— + — =
1 6 0,70 2,1 0,035 2,1 0,87 23
RT = 0,167 + 0,028 + 0,048 + 1,714 + 0,048 + 0,023 + 0,043
2,4°C 0,4 0,7 24,9 0,7 0,3 0,6
RT = 2,07м2К/Вт ~ Д0 = 30°C
U = 0,48Вт/м2К
30°C-0,167
Например ГТ1 -z»^ ^
2. Определение эквивалентных толщин воздушных слоев Sd для пост-
построения диаграммы.
Внутренняя штукатурка:
Бетонная стена:
Утеплитель:
Бетонная стена:
Наружная штукатурка:
Sd = n-d;M:3M
Sd = 10 • 0,02м = 0,2м
5d = 70-0,Юм = 7,0м
5d = 30-0,06м = 1,8м
5d= 150-0, Юм = 15,0м
5 = 35 • 0,02м = 0,7м
~10мм
~ 0,7мм
~ 23,3мм
~ 6,0мм
~ 50,0мм
~ 2,3мм
Х24,7м ~ Х82,3мм
3. Определение давлений насыщения водяного параps по таблице 2.3 в зави-
зависимости от температур между слоями конструкции.
20°С =>рл = 2340Па -8,4°С => р$ = 298Па
17,2°С =» рч = 1963Па -9,4°С =»/?s = 274Па
16,5°С =>ps = 1878Па -10°С =>/?ч = 260Па
W230 2. Влажность — защита от влажности
4. Определение фактических значений давления водяного пара на внутренней и
наружной поверхностях стены и нанесение их на диаграмму.
Граничные условия по DIN 4108: ^> = 50%; <рс= I
На поверхностях стены имеют место значения давления пара, соответ-
соответствующие значениям относительной влажности/^ h/?s.
рх = 2340Па • 50/100 = 1170Па ре = 260Па • 80/100 = 208Па
Так как слои конструкции нанесены в виде эквивалентных слоев
воздуха, то можно было бы соединить рх с ре прямой линией. В этом
случае эта прямая пересечет кривую давлений насыщения ps. Это оз-
означает, что в сечении фактические давления пара будут лежать выше
давлений насыщения, т.е. относительная влажность будет больше 100%,
чего не может быть. Поэтому от рх и рс проведены касательные к кри-
кривой насыщения рь. Точка касания /?sw называется точкой насыщения
и показывает плоскость, в которой выпадает конденсат.
A Pa
2000-
1800 ¦
1600
1400-
1200
1000-
800-
600-
400-
200-
внутри
2014
р, = 1170
Внутренняя Наружная
штукатурка t - Утеплитель штукатурка ¦
г-
Бетон
1963
1ЙУ8
Область
конденсации
Р-Л
2У6
7-Vv
Бетон
Область испарения
1
| снаружи
I
i
1 274
j* Ре = 208
I
н
Рис. 2.59. Диаграмма Глазера: Период конденсации
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 23 IJU
Область конденсации Область конденсации
i) 5de =
SdI =10 0,02м+ 70 0,10м+ 30 0.06м Sdc =150 0,10m+ 35 0,02m
Sdl=9fiM Sde= 15,7м
Z, = 13500000m2 • час • Па/кг Ze = 23550000м2 • час • Па/кг
Меньшее сопротивление Большее сопротивление
Направление диффузии Направление диффузии
Плотность диффузного потока Плотность диффузного потока
#, = 0,0646г/м2 • час ge = 0,00382г/м2 • час
Крутое распределение р Пологое распределение р
=> большая входящая масса пара => малая выходящая масса пара
[>«
m'wj =93,02г/м2 w?WT =87,5кг/м2 аи^л =5,5г/м2
5. Область конденсации Sd..
Сухая часть стены проходит по сечению от внутренней поверхности стены
до плоскости конденсации. В этой части строительные материалы еще су-
сухие, по меньшей мере еще не насыщены водяным паром
(<р < 100%). Поэтому в расчете приняты меньшие из приведенных в
DIN 4108 коэффициентов сопротивления диффузии водяного пара /1.
Малые значения /1 означают, что здесь будет меньшее сопротивление
диффузии водяного пара, т.е. влага будет передаваться дальше по се-
сечению хорошо и быстро. Только в конце этой области давление пара
достигает давления насыщения (<р = 100%) и на плоскости раздела
между утепляющим ядром и наружной бетонной отолочкой будет вы-
выпадать конденсационная вода.
6. Область испарения ?de.
Влага, которая постоянно поступает из помещения, диффундирует че-
через область /?sw до наружной поверхности стены насквозь или выпадает
в зависимости от конструкции в виде воды на плоскость конденсации.
Так как в области испарения строительные материалы находятся во
влажном состоянии, то транспортировка влаги будет осложнена за счет
когезии (= сил сцепления воды), но еще больше за счет сил адгезии
(сил сцепления между водой и порами материала). Эта связь в расчете
|Г232 2. Влажность — защита от влажности
учитывается тем, что в области испарения принимаются в расчет максималь-
максимальные значения fi. Чем больше \i материала => тем больше сопротивление мате-
материала пропускать водяной пар.
Правило: Сухие материалы в зависимости от пористости всасывают воду;
влажные материалы в зависимости от пористости долго отдают воду в
окружающую среду.
7. Сопротивление диффузии водяного пара Z.
В области конденсации Zx.
Z= 1,5 • 106(min^, • dx + min/i2 • d2 + miiijt/3 • J3)
Zx = 1,5 • 106A0 • 0,02m + 70 • 0,10m + 30 • 0,06м)
Zx = 13500000m2 • час • Па/кг
Zt= 13,5-106м2-час-Па/кг
В области испарения Ze.
Ze = 1,5 • 106(max//4 • dA + тах^5 • d5)
Ze = 1,5 • 106A50 • 0,10m + 35 • 0,02м)
Ze = 23550000m2 • час • Па/кг
Ze = 23,55 • 106м2 • час • Па/кг
В области испарения сопротивление диффузии водяного пара в 1,7 раз
больше, чем в области конденсации
8. Плотность диффузионного потока.
gx от внутренней поверхности стены к плоскости конденсации psw:
Направление потока
Z
1170Па-298Па
gl " 13500000м2 • час • Па/кг
g, = 6,46 ¦ 10~5 кг/м2 • час
#, = 0,0646г/м2 • час
Эта масса влаги в форме пара ежечасно проходит через 1м2 поверхности
стены в зимние месяцы из помещения в стену.
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 233j|
gc от плоскости конденсации к наружному воздуху:
Направление потока
298Па-208Па
*е " 23550000м2 • час ¦ Па/кг
gc = 3,82-Ю^кг/м2 -час
ge = 0,00382г/м2-час
Входящая масса пара примерно в 17 раз больше, че выходящая.
Следствием является насыщение влагой стены. То, что входящая масса
пара значительно больше, чем выходящая, можно увидеть на диаг-
диаграмме, где кривая фактического давления водяного пара р от рх к /?sw
проходит значительно круче чем от /?sw к рс.
9. Скапливающаяся в стене масса конденсата за период конденсации.
/ww т = 1440ч44- @,0646г0, 2 • час - 0,00382г,0 2 • час)
/л^т=93,02гЗ, 2-5,50г,52
входящая выходящая
mWT = 87,5г/м2
= 0,88кг/м2
Период высыхания.
Диаграмма Глазера.
Внутренняя штукатурка-
Ра .1.
¦— Бетон |—
1400- ¦
1300-¦
1200-
1100- -
1000 - ¦
900-¦
800-
внутри
Утепляющее
ядро
'А,-1403
Бетон
2 °
Испарение
Рис. 2.60. Диаграмма Глазера: Период высыхания
Г Наружная
штукатурка
снаружи
Й.-982
W2.34 2. Влажность — защита от влажности
Эквивалентные толщины воздуха слоев могут быть взяты из расчета для
периода конденсации.
Область испарения Область испарения
Почти в два раза больший Пологое распределение/?
рост р, чем с наружной стороны
=> почти в два раза большая => меньшая масса испаряемой
масса испаряемой влаги, чем
в сторону наружного воздуха
<t
в>
ww,v = 67,39г/м2 tfzw v = Ю6,05г/м2 m'w v = 38,66г/м2
Давление насыщения пара и фактическое давление пара на обеих сторо-
сторонах стены одинаково, так как согласно граничным условиям как температура
внутри помещения, так и температура воздуха снаружи, а также относитель-
относительные влажности внутри и снаружи - одинаковы.
P>=Ps'<Pi Pc=Ps'<Pc
0L= +12°С по таблице =>ръ= 1403 Па
рх = 1403Па • 70/100 ре = 1403Па • 70/100
01а= +12°С по таблице => />s= 1403 Па
рх = 982Па ре = 982Па
Как видно из диаграммы испарение идет от высокого давления пара
/?sw в обе стороны стены с более низкими давлениями пара рх и рс.
10. Плотность потока диффузии водяного пара.
В сторону помещения В сторону наружного воздуха
= PSW - Pi = PSW - Ре
1403Па - 982Па 1403Па - 982Па
gl 13500000м2 • час • Па/кг gc 23550000м2 • час • Па/кг
g, = 3,12• Ю'^кг/м2 • час ?е = 1,79• 10~5кг/м2 • час
gx = 0,0312г/м2 • час ge = 0,0179г/м2 • час
В сторону помещения проходит почти в 1,7 раза больше влаги, чем в сто-
сторону наружного воздуха. Это выражается также распределением давлений
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 235 jj|
пара/? ot/?sw кд, которое в этой области проходит более круто, чем ot/?sw крс.
Эквивалентный слой воздуха к помещению - короче.
11. Испаряющаяся масса воды в летние месяцы от плоскости конденсации в
помещение и в наружный воздух.
mwv =2160час@,0312г/м2 -час + 0,0179г/м2 -час)
mwv =67,39г/м2 + 38,66г/м2
в помещение в наружный воздух
wwv =106,05г/м2
12. Оценка конструкции стены.
Во время периода конденсации (зимой) в стене образуется 87,5 т/и2 конден-
конденсата, в период высыхания (летом) может испарится 106,05 г/м2. Таким обра-
образом обеспечивается полное высыхание за лето. Повреждения стены от влаги
маловероятны.
13. Мероприятия для предотвращения образования конденсата.
Конденсата можно избежать, если фактические эквивалентные толщины
воздушных слоев Sd конструкции по меньшей мере будут равны:
dotaiprt
^ёобштреб
С
u d доп.треб
Pi ~Pe
PsW-Pe
= 167,8м
= Sdo6ui -5
d,e
d..-sd>e
1170-208(Па)
298-208(Па)
Sdil = 10 • 0,02м + 70 • 0,10м + 30 • 0ДNм = 9,0м
5de =150 0,Юм+ 35 0,02м = 15,7м
Sd-оотр* =167.8-9,0-15,7 = 143,1м
Выбираем полиэтиленовую пленку с d = 1,5 мм и \i = 100000
Sd = 0,0015м • 100000 = 150м > 5dTpc6 = 143,1м
Пленку необходимо установить перед плоскостью конденсации с
теплой стороны. Здесь было бы целесообразно установить ее между
внутренним слоем бетона и теплоизоляцией, чтобы вообще никакая
влага или только очень малое ее количество могло попасть в теплоизоляци-
теплоизоляционный слой.
|[ 236 2. Влажность — защита от влажности
14. Построение диаргаммы Гпазера после установки полиэтиленовой плен-
пленки.
Последовательность слоев
изнутри наружу:
Внутренняя штукатурка:
Слой бетона:
Полиэтиленовая пленка:
Утеплитель:
Слой бетона:
Наружная штукатурка:
М : 3,0м ~ 10мм
Sd = 10 • 0,02м = 0,2м
^ = 70-0,10м = 7,0м
Su = 100000 • 0,0015м = 150,0м
Sd = 30- 0,06м = 1,8м
?d = 70-0,10м = 7,0м
S = 35 • 0,02м = 0,7м
~ 0,7мм
~7мм
~ 150мм
~ 1,8мм
~ 7мм
~ 0,7мм
1166,7м ~ Ц66,7мм
2000
1800-¦
1600
1400 ¦-
1200
1000
800-
600
400
200- -
Внутренняя
штукатурка —|
Ра
2014
196
внутри
р, = 1170
г
Бетон
¦ ПЭ-пленка
Утеплитель
~1
ц
- Бетон
|— Наруж-
Наружная
штука-
штукатурка
снаружи
"l!™
Рис. 2.61. Диаграмма Глазера после установки ПЭ-пленки
Кривая давлений пара ни в одном месте не достигает кривой давлений
насыщения. Это означает, что конденсата не будет.
Пример 5. Бетонная стена, оштукатуренная с обеих сторон, без теплоизоля-
теплоизоляции.
1. Определение распределения температур.
К К К &ъ К
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 237j|
т " 6 + 0,70 + 2,1 + 0,87 + 23 ~
= 0,167 + 0,028 + 0,095 + 0,023 + 0,043
14.ГС 2,4 8,0 1,9 3,6
RT = 0,357м2К/Вт ~ Ав = 30°С = (ви - 0La)
U= 2,80Вт/м2К
Сильный скачок температуры у внутренней поверхности стены ведет к
ощущению сквозняков вблизи стены и негативно отражается на состоянии
мебели у стены и на самочувствии людей в помещении.
Внутренняя гипсовая штукатурка
Бетон
Известково-цементная штукатурка
Рис. 2.62. Состав стены
Граничные условия по D1N 4108:
А. = 6Вт/м2К для влагозащиты
0Li=+2O°C
0Le=-lO'C
2. Определение эквивалентных толщин воздушных слоев.
Внутренняя штукатурка:
Бетонная стена:
Наружная штукатурка:
Sd = jd-c
sd=\o.
5d=150
5d = 35-
X30,9m
I; M: 3,0m
0,02m = 0,2m
• 0,20м = 30,0м
0,02m = 0,7m
~ 1103mm
~10mm
~ 0,7mm
- 100,0mm
~ 2,3mm
W238 2. Влажность — защита от влажности
3. Определение давлений насыщения водяного пара по таблице 2.3. в зависи-
зависимости от температуры.
20°С => ps = 2340Па
5,9°С=>рь=925Па
3,5°С => /?s = 787Па
-4,5°С=>р5=419Па
-6,4°С=>/?5=356Па
-10°С=>/7ь=260Па
4. Определение фактических значений давления пара на обеих повер-
поверхностях стены и внесение их в диаграмму.
Граничные условия по D1N 4108: <рх= 50%; срс= 80%
Действительные величины давления пара с учетом относительной
влажности на внутренней и наружной поверхности стены равны:
рх = р3.^= 2340Па • 50/100 = 1170Па
рс = р$ . ре = 260Па • 80/100 = 208Па
Соединение рх и ре прямой показывает, что существующее давле-
давление пара выше давления насыщения, что невозможно, так как отно-
относительная влажность 100% является предельной. Поэтому от рх и /?е к
кривой давлений насыщения проводим касательные, пересечение
которых дает нам положение плоскости конденсации. Диаграмма по-
показывает, что конденсат образуется уже на внутренней поверхности
стены, так как там фактическое давление водяного пара уже выше
давления насыщения. Давление насыщения имеет место при относи-
относительной влажности в 100%. Таким образом имеет место случай, когда
конденсат образуется в области от внутренней поверхности стены до
границы между внутренней штукатуркой и бетоном. Существующее
значение U при такой конструкции стены выше допустимого. Это
показывает следующий расчет:
j -6 20~93
доп 20-(-10)
/доп = 2,14Вт/м2К < сущи = 2,81Вт/м2К
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 239JJ)
в. =20°С
при *' ) =^0= 9,3°С
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
- Внутренняя Бетон
штукатурка p°eiun
Наружная
штукатурка
снаружи
////////У///////////////
Областы
Область испарения
1
Рис. 2.63. Диаграмма Глазера: Период конденсации
Область конденсации
Sdl= 10-0,02м
Zx = 300000м2 • час • Па/кг
Плотность диффузионного
потока
>
gx =0.817г/м2-час
крутое распределение р
=» большая входящая
масса воды
т' т=1176,48г/м2
Область испарения
5de= 150 0,20м+ 35-0,02м
Sd <e = 30,7м
Ze = 46050000м2 • час • Па/кг
Плотность диффузионного
потока
?с=0,01257г/м2-час ^
пологое распределение р
=> очень малая выходящая
масса воды
=18,10г/м2
Насыщение конденсатом jwwt =1,16кг/м
5. Область испарения.
Между плоскостью конденсации psm и наружной плоскостью наруж-
наружной штукатурки лежит область испарения. Так как поток влаги следу-
2. Влажность — защита от влажности
ет за потоком тепла с теплой стороны к холодной, т.е. изнутри-наружу, то и
влажность конструкции в области испарения может транспортироваться толь-
только изнутри - наружу.
Поэтому в области испарения необходимо принимать в расчет макси-
максимальные значения fi, так как при испарении необходимо преодолеть силы
адгезии между молекулами материала и воды, что замедляет и утяжеляет
транспортировку влаги. Поэтому процесс высыхания протекает всегда мед-
медленнее, чем процесс увлажнения.
6. Сопротивление диффузии водяного пара.
В области конденсации Z. В области испарения Zc.
Z, = 1,5 • 106 • min firdl Ze = 1,5 • 106 (max fi2 d2 + max //, ¦ d3)
Zl = 1,5 106-10 0,02m Ze = 1,5 106A50-0,2m+ 35 0,02m)
Zl = 300000m2 • час • Па/кг Ze = 46050000м2 • час ¦ Па/кг
Z, = 3• 105м2 ¦ час • Па/кг Zc = 460,5¦ 105м2 • час • Па/кг
В области испарения транспортировка влаги встречает почти 150-
кратное увеличение сопротивления, чем в области конденсации, а
именно 46050000 : 300000 = 153,5 : 1. Это показывает на трудность диффу-
диффузии влаги, поступающей в стену из помещения, через бетонную стену нару-
наружу.
7. Плотность диффузионного потока.
Изнутри к плоскости конден- От плоскости конденсации
сации /?SW1 (= от внутренней /?SW2 (конец области кон-
поверхности = к началу денсации) к наружному
области конденсации) воздуху
Й1 — у бе ~ у
1170Па - 925Па 787Па - 208Па
^1 300000м2 • час • Па/кг ^е 46050000м2 • час • Па/кг
gx = 8,166-10кг/м2 -час ge =1,257-Ю^кг/м2 -час
gl = 0,817г/м2 • час #е = 0,01257г/м2 • час
Тогда, как в каждый час и на 1 м2 поверхности стены в конструк-
конструкции скапливается 0,817 г воды, одновременно в наружный воздух могут
испарятся только 0,01257 г воды. Соотношение обоих потоков влаги
составляет 65:1. Это иллюстрирует крутое падение фактического дав-
давления водяного пара к концу области конденсации и пологое распре-
распределение его в области испарения.
19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 241 jjj
2.19.
8. Образующаяся масса конденсационной воды во время периода конденса-
конденсации.
/72WT =1440час-@,817г/м2 час-0,01257г/м2 -час)
/wW)T =1176,48г/м2 -18,10г/м2
входящая выходящая
awwt =1,16кг/м2
При вычитании выходящей в период конденсации наружу неболь-
небольшой массы влаги в области конденсации скапливается 1,16кг/м2 кон-
конденсата.
Период испарения (высыхания).
Для периода высыхания по DIN 4108 в расчет принимают следующие
граничные условия:
Температура наружного воздуха:
Температура воздуха в помещении:
Относительная влажность снаружи:
Относительная влажность внутри:
Продолжительность периода: v
Эквивалентные толщины воздушных слоев принимаем соответ-
соответственно значениям, полученным для периода конденсации.
Так как граничные условия на обеих наружных поверхностях сте-
стены одинаковы @Ll = 0Le= +12°C; <pe= <pt= 70%), то значения факти-
фактического и предельного давлений водяного пара на этих поверхностях
также одинаковы.
9. Определение давления насыщения ps.
0L.= +12°C => по таблицеps= 1403 Па
0La= +12°С => по таблице ps= 1403 Па
10. Определение фактических значений давлений водяного пара р.
При <ре = <рх = 70%
рх = 1403Па • 70/100 = 982Па ре = 1403Па • 70/100 = 982Па
'v =
- +12°C
70%
70%
2160 час
(=
90
дней)
W242 2. Влажность — защита от влажности
Высыхание происходит как в сторону помещения, так и в сторону наруж-
наружного воздуха. Как видно из диаграммы Глазера, кривая фактических значе-
значений давлений пара значительно круче в сторону помещения, чем в сторону
наружного воздуха. Это означает, что вовнутрь из конструкции может испа-
испариться значительно больше влаги, чем в сторону наружного воздуха.
11. Определение плотности диффузионного потока водяного пара.
Вовнутрь
(в сторону помещения)
Наружу
(в сторону наружного воздуха)
р _ />SW2 - Р.
8l~
1403Па-982Па
300000м2- час -Па/кг
, = 1,403-10'3кг/м2-час
, = 1,403г/м2-час
= PSW2 "" Ре
8* ze
1403Па-982Па
е 46050000м2 • час • Па/кг
?е = 9,142-10кг/м2 -час
#е=0,009142г/м2-час
12. Определение общей массы воды, диффундирующей в летние ме-
месяцы в обе стороны из конструкции в воздух.
w v
= 2160час • A,403г/м2 • час + 0,009142г/м2 • час)
ww v = 3030,48г/м2 + 19,75г/м2
в воздух помещения в наружный воздух
wwv =3,05кг/м2
1400
внут
1300 --
1200 --
1100- ¦
1000--
900
800-
Ра
Внутренняя Бетонная Наружная
г— штукатурка р стена штукатурка —|
ри
р, = 982
Испарение^*
снаружи
Ре = 982
Рис. 2.64. Диаграмма Глазера: Период высыхания
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций
Очень крутое распределение р
=> очень большая масса
испаряющейся воды
/wwvl = 3030,48г/м2
Пологое распределение р
=> малая испаряющаяся масса
воды
т
W,V2
19,75г/м2
/wwv = 3,05г/м2
*w,v
Расчет показывает, что тогда, как в зимние месяцы в стене скапли-
скапливается 1158,38 г/м2 влаги, в летние месяцы из нее может испариться
3050,2 г/м2 влаги.
Сводный обзор примеров 1-5.
Пример 1.
Утепление
внутри
0Wl = 17,6'С
(/=0,48Вт/м2К
Теплонакоп-
ление
Q = 1400кг/м3 •
0,02м • 1000
Дж/кгК ¦ 2,6К
где
B0'С - 17,4'С)
Q = 72800Дж/м2
Q = 0,02кВт ¦
час/м2
Период
конденсации
?=0,284г/м2час
?е=0,00239
г/м2час
Период
высыхания
^=0,14г/м2час
?е=0,00914
г/м2час
mwv=0,32Kr/M2
Пример 2.
Утепление
снаружи
0*. = 17,6'С
U = 0,48Вт/м2К
Теплонакоп-
ление
Q = A400кг/м3
• 0,02м + 2400
кг/м3 • 0,02м) •
ЮООДж/кгК ¦
3,ЗК
Q= 1778000
Дж/м2
Q = 0,49кВт •
час/м2
Период
конденсации
Никакого
выпадения
конденсата
Период
высыхания
Дальнейшее
исследование
не требуется
Пример 3.
Утепление
снаружи и
внутри
(строитель-
(строительство
«в одежде»)
0Wi = 17,6'С
U = 0,48Вт/м2К
Теплонакоп-
ление
Q = 1400кг/м3 •
0,02м • 1000
Дж/кгК • 2,6К
где
B0°С - 17,4'С)
Q = 72800Дж/м2
Q = 0,02кВт •
час/м2
Период
конденсации
?=0,1873
г/м2час
?е=0,01327
г/м2час
/wWT=0,25Kr/M2
Период
высыхания
?,=0,255г/м2час
?е=0,00856
г/м2час
/wwv=0,57Kr/M2
Пример 4.
Утепление
между двумя
плотными
слоями (с
утепляющим
ядром)
0Wl = 17,6'С
U = 0,48Вт/м2К
Теплонакоп-
ление
Q = A400кг/м3
• 0,02м + 2400
кг/м3 • 0,10м) •
ЮООДж/м2 •
где
3,1К B0°С -
16,9'С)
Q = 804000Дж/м2
Q = 0,22кВт •
час/м2
Период
конденсации
?=0,1646
г/м2час
?е=0,00382
г/м2час
mWT=0,088Kr/M2
Период
высыхания
?=0,0312
г/м2час
?е=0,0179
г/м2час
mwv=0,llKr/M2
Пример 5.
Без
утепления
0Wl = 17,6'С
U = 0,48Вт/м2К
Теплонакоп-
ление
Q = (НООкг/м1
• 0,02м • 2 +
2400 кг/м3 •
0,20м) •
ЮООДж/м2 •
20,5К
Q = 10414000
Дж/м2
Q = 2,90кВт •
час/м2
Период
конденсации
?,=0,817г/м2час
?е=0,01257
г/м2час
Период
высыхания
? = 1,403г/м2час
?е=0,00914
г/м2час
/wwv=3,05Kr/M2
2. Влажность — защита от влажности
0,41>0,32кг/м2
Доп. мероприятие:*
0,25<0,57кг/м2 0,088<0,Пкг/м2 1,16 < 3,05кг/м2
Оценка:
Так как скап-
скапливающаяся
за зимний пе-
период влага по
массе превос-
превосходит испаря-
испаряющуюся за
летние меся-
месяцы, могут
иметь место
очень тяже-
тяжелые повреж-
повреждения конст-
конструкции. Утеп-
Утепление изнутри
с точки зре-
зрения защиты
от влажности
гораздо хуже,
чем отсут-
отсутствие утепле-
утепления (пример
5).
* ПЭ-пленка
d = 1 мм
\i = 100000
Оценка:
Наружное
расположение
утеплителя
как с точки
зрения тепло-
теплозащиты (теп-
лонакопле-
ние), так и с
точки зрения
влагозащиты
(предотвра-
(предотвращение кон-
конденсата) явля-
является наилуч-
наилучшим решени-
решением по всем
критериям
строительной
физики.
Оценка:
Так как выпа-
выпадающая в
зимние меся-
месяцы масса кон-
конденсационной
влаги меньше,
чем та, что
может испа-
испарится летом,
то тяжелые
повреждения
конструкции
из-за влаги
маловероят-
маловероятны. Теплоза-
Теплозащитные каче-
качества примеров
1-4 сравнимы,
так как конст-
конструкции имеют
одно и то же
значение ко-
коэффициента
U.
Оценка:
Выпадающая
в зимние ме-
месяцы масса
конденсаци-
конденсационной влаги
только незна-
чительно
меньше, чем
та, что может
испариться из
конструкции
летом. Поэто-
Поэтому было бы
желательно
установить
между внут-
внутренним плот-
плотным слоем и
теплоизоля-
теплоизоляцией ПЭ-
пленку
Оценка:
Хотя выпада-
выпадающая зимой
влага летом
полностью
испаряется,
такая конст-
конструкция стены
нежелательна,
так как уже на
внутренней
поверхности
такой стены
образуется
конденсат.
Расчетная
теплонакопи-
тельная спо-
способность та-
такой стены об-
обманчива, так
как величина
U очень боль-
большая, т.е. теп-
тепловой поток
наружу очень
большой и
никакого теп-
лонакопления
в такой стене
не будет.
Пример 6. Бетонная стена с утеплителем с обеих сторон слоями разной толщи-
толщины.
Фенольный пенопласт WLGr 035
Известь-гипсовая штукатурка —|
22.
18.3
внутри
Г\Щ/ ..
v у/4а
20
Бетонная стена
Известково-цементная штукатурка
снаружи
Рис. 2.65. Состав стены.
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 245
1. Распределение температур.
0,02 0,03 0,20 0,06 0,02 1
1 0,02 0,03 0,20
6 0,70 0,035 2,1 0,035 0,87 23
—=>kw =0,34Вт/м2К
23
= 0,167 + 0,029 + 0,857 + 0,095 +1,714 + 0,023 + 0,043
1,7°С 0,3 8,8 1,0 17,6 0,2 0,4
Дт = 2,928м2К/Вт ~ Д0 = 30°С
2. Эквивалентные толщины воздушных слоев.
Внутренняя штукатурка:
Утеплитель:
Бетонная стена:
Утеплитель:
Наружная штукатурка:
3. Диаграмма Глазера.
Ра
Sd = 10
Sd = 70
Sd = 10
ц • d\ M : 1,5м ~ 10мм
10 • 0,02м = 0,2м ~ 1,3мм
0,03м = 0,3м ~ 2,0мм
0,20м = 14,0м ~ 93,3мм
0,06м = 0,6м ~ 4,0мм
Sd = 35 • 0,02м = 0,7м ~ 4,7мм
115,8м ~ Ц05,Змм
i
2ООО-
1800
1600-
1400
1200
1000
800
600
400
200
2105
внутри
Р.-
1170
1163
1125
.274
снаружи
269
'Ре«
208
Рис. 2.66. Диаграмма Глазера: Период конденсации
Оценка:/? не касается и не пересекает/;5 => не будет выпадения конденса-
конденсата.
Пример 7. Как пример 6, но с более толстым слоем утеплителя внутри.
Фенольный пенопласт WLGr 035
Известь-гипсовая штукатуркэ
20
-|
У/
р.4.
¦'¦' ' у'
Г
/.
-0.5'
':'7\
¦1
• _с
1
Бетонная стена
Известково-цементная штукатурка
*2 Ю
2J46| 20 Щ2
Рис. 2.67. Состав стены
2. Влажность — защита от влажности
1. Распределение температур.
1 0,02 0,06 0,20
R, =- + -2— + —-— + —— +
6
0,03 0,02
1
—
23
+ + + +
0,70 0,035 2,1 0,035 0,87
= 0,167 + 0,029 + 1,714 + 0,095 + 0,857 + 0,023 + 0,043
1,7°С 0,3 17,6 1,0 8,8 0,2 0,4
Л, = 2,928м2К/Вт ~ Д0 = 30°С
2. Эквивалентные толщины воздушных слоев.
1 , Л _.та . 2
—=> kw = 0,34Вт/м2
23 w
Внутренняя штукатурка:
Утеплитель:
Бетонная стена:
Утеплитель:
Наружная штукатурка:
Sd = ii-d;M :1,5м
Sd= 10- 0,02м = 0,2м
5d = 10 • 0,06м = 0,6м
Sd =150- 0,20м = 30,0м
^ = 50-0,03м = 1,5м
S' = 35 • 0,02м = 0,7м
~10мм
~ 1,3мм
~4мм
~ 200мм
~10мм
~ 4,7мм
ХЗЗ,0м ~ 1220мм
3. Диаграмма Глазера.
Ра
2200
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
2105
2065
внутри
Внутренняя
р- штукатурка
.-Внутренний
I утеплитель
///•/¦¦ /У//,- /, /.--'.
''У// /$ётонная стена
о га
2 g
И
с: о
630
Наружная
штукатур
Наружный -.
утеплитель
582
снаружи
274
269
Ре~
208
Рис. 2.68. Диаграмма Глазера: Период конденсации
4. Сопротивление диффузии водяного пара.
В области конденсации.
Z{ = 1,5 • 106(min/ij • dx + min/Xj • cf2)
Z = 1,5 • 106(Ю • 0,02m + 10 • 0,06m)
Z = 1200000м2 -час -Па/кг
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 247JJ)
В области испарения.
Ze = 1,5 • 106(max/x3 • d3 + max/z4 • d4 + max/i5 • ds)
Ze = 1,5 • 106A50 • 0,20m + 50 • 0,03м + 35 • 0,02м)
Ze = 48300000м2 • час • Па/кг
5. Плотность диффузионного потока.
Изнутри помещения
к плоскости конденсации:
P.-Psw
1170Па-630Па
1 1200000м2-час-Па/кг
gi = 4,5 • 10~4кг/м2 • час
gt = 0,45г/м2 • час
От плоскости конденсации
к наружному воздуху:
Psv/ ~~ Pa
е ze
630Па-208Па
е 48300000м2 ¦ час ¦ Па/кг
gt = 8,74 • 10кг/м2 • час
gt = 0,00874г/м2 • час
6. Выпадающая масса конденсата.
/wWT = tT (gx - gt)
/wWT = 1440час • @,45г/м2 • час - 0,00874г/м2 • час)
inWiT = 648г/м2 - 12,6г/м2
inWT = 635,4г/м2
wWiT = 0,64кг/м2
Период высыхания.
7. Плотность диффузионного потока.
От плоскости конденсации От плоскости конденсации
в помещение: наружу:
= PSW - Рх = PSW "" Р*
1 Z Z
8l
1403Па~982Па 1403Па-982Па
1200000м2 • час • Па/кг ^е 48300000м2 • час • Па/кг
gx = 3,505 • 10кг/м2 • час ge = 8,72 • 10-6кг/м2 • час
gx = 0,35г/м2 • час ge = 0,00872г/м2 • час
'248 2. Влажность — защита от влажности
8. Масса конденсата
/wwv = 2160час • @,35г/м2 • час + 0,00872г/м2 • час)
/hwv=774,84i/m2
/wwv = 0,77кг/м2
0,64кг/м2 < 0,77кг/м2
Испарение выпадающего в зимние месяцы конденсата в летние месяцы
едва обеспечивается, однако рекомендуется применение пароизоляции, что-
чтобы исключить повреждения при длительной эксплуатации.
9. Устройство полиэтиленовой пленки толщиной */=0,5мм и с ц = 100000 в
двух возможных местах стены.
Решение а)
Пленка между внутренним слоем утеплителя и бетонной стеной.
Sd = \i • d\ M: 6м ~ 10мм
Sd = 10 • 0,02м = 0,2м
S. = 10- 0,06м = 0,6м
Внутренняя штукатурка:
Утеплитель:
ПЭ-пленка:
Бетонная стена:
Утеплитель:
Наружная штукатурка:
Sd = 100000 • 0,0005м = 50,0м
Sd = 70 • 0,20м = 14,0м
Sd = 10 • 0,03м = 0,3м
Sd = 35 • 0,02м = 0,7м
165,8м - ЕЮ9,6мм
~ 0,3мм
~ 1,0мм
~ 83,3мм
~ 23,3мм
~ 0,5мм
~ 1,2мм
Ра
2200
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
2105
внутри
1170
Штукатурка
I Утеплитель
I Пленка 1
Наружная штукатурка 1
Утеплитель —.
Бетон ^ I I
сна-
ру-
ружи
274
[209
Рис. 2.69. Диаграмма Глазера после установки пленки между утеплителем и
бетонной стеной
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций
Оценка: Диаграмма Глазера показывает, что ПЭ-пленка расположена еще
не оптимально, так как кривые/? и/?5 почти касаются друг друга, и это — еще
перед бетонной стеной, так, что она еще попадает в область испарения.
Решение б)
Пленка между внутренней штукатуркой и утеплителем.
Внутренняя штукатурка:
ПЭ-пленка:
Утеплитель:
Бетонная стена:
Утеплитель:
Наружная штукатурка:
2200 ¦
2000 ¦
1800 •
1600 -
1400 -
1200 •
1000 ¦
800
600
400
200 •
Ра
210!.
внутри
: ft»
• Внутренняя шту
| ПЭ-пленка 1
2065
Р
Sd = /х • d\ M: 6м
Sd =10- 0,02м = 0,2м
Sd = 100000 • 0,0005м = 50,0м
Sd =10- 0,06м = 0,6м
Sd = 70- 0,20м = 14,0м
Sd =10- 0,03м = 0,3м
Sd = 35- 0,02м = 0,7м
165,8м ~ Ц09,6мм
катурка Наружная штукатурка —
утеплитель
Бетон -|
1' ''¦¦¦" ¦¦' 'V '
10мм
- 0,3мм
- 83,3мм
- 1,0мм
- 23,3мм
- 0,5мм
- 1,2мм
1
"' ;-
125
274
-1
снару-
снаружи
269
р.-208
Рис. 2.70. Диаграмма Глазера после установки пленки между штукатуркой и
утеплителем
Оценка: Диаграмма Глазера показывает, что установка ПЭ-пленки между
внутренней штукатуркой и утеплителем более целесообразна, чем между
внутренним слоем утеплителя и бетонной стеной, так как кривые/7 ир5 при-
приближаются друг к другу только в двух наружных ел оях, а не в двух внутренних.
Пример 8. Стена подвала со штукатуркой из синтетической смолы.
Граничные условия:
Зима
0Ll=+2OeC
eL'e=-ioec
р,- 80%
Лето
по DIN
|Г250 2. Влажность — защита от влажности
Бетонная стена
Известково-цементная штукатурка >
внутри
0.'-
/ / /
" / / /
20
Известковая штукатурка
| Штукатурка из синтетической смолы
снаружи
75
0.5
10
Рис. 2.71. Состав стены
<рс=80%
1. Распределение температур.
RT = 1/6 + 0,02/0,87 + 0,20/2,1 + 0,02/1,4 + 0,005/0,70 + 1/23
= 0,167 + 0,023 + 0,095 + 0,014 + 0,007 + 0,043
9,6°С 1,3 5,4 0,8 0,4 2,5
Л, = 0,349м2К/Вт ~ Ав = 20°С
?/=2,86Вт/м2К
2. Диаграмма Елазера.
Период конденсации
Внутренняя штукатурка:
Бетонная стена:
Цементная штукатурка:
Штукатурка
из синтетической смолы:
Z= 1,5-106-35-0,02
Z = 1050000м2 • час • Па/кг
Ze = 1,5 • 106A50 • 0,20м + 35 • 0,02м + 200 - 0,005м)
Ze = 47550000м2 • час • Па/кг
Sd
^d
= pi- с
= 35-
= 150
= 35-
= 200
132,4м
f; M: 3,0m
0,02m = 0,7m
• 0,20м = 30,0м
0,02m = 0,7m
• 0,005м = 1,0м ~
~ 1107,9mm
~10mm
~ 2,3mm
~ 100,0mm
~ 2,3mm
3,3mm
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 25 I j|
= /»,-/»5wi=982,4-630
Z, 1050000
gx = 3,356 -10-4кг/м2- час
gi = 0,34г/м2 • час
_ Pswz ~ Рш _ 567Па - 208Па
^е " Z^ 7550000м2-час-Па/кг
ge = 7,55 • 10кг/м2 ¦ час
ge = 0,00755г/м2 • час
Л = Р* ' Ф, Ре = Л ' Фе
р, = 1228Па • 80/100 = 982,4Па рс = 260Па • 80/100 = 208Па
/mwt = 1440час • @,34г/м2 • час - 0,00755г/м2 • час)
/nWT = 489,6г/м2 - 10,9г/м2
/?2WT = 478,7г/м2
/wWT = 0,48кг/м2
2200-
2000 ¦
1800-
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
Ра
Внутренняя
— штукатурка Известковая
Бетонная—| штукатурка-
стена
внутри
982.4
Psw,
= 630
,—I штукатурка-i
!
— Штукатурка
из синтетической смолы
pSW2=567
снаружи
,336
324
Ре =
208
Рис. 2.72. Диаграмма Глазера: Период конденсации
Так как действительное давление пара уже у внутренней поверхности сте-
стены выше, чем давление насыщения, то уже там будет образовываться кон-
W2S2 2. Влажность — защита от влажности
денсат. Таким образом конденсационная вода будет уже во внутренней шту-
штукатурке.
Период высыхания
_
81 ~
"Pi
1403Па-982Па
Z, " 1050000м2 • час • Па/кг
gx = 4,0 • 10кг/м2 • час
gx = 0,40г/м2 • час
Ра 1403Па - 982Па
Ze 47550000м2 • час • Па/кг
gc = 8,85 • 10кг/м2 • час
gc = 0,00885г/м2 • час
/wwv = 2160час • @,40г/м2 • час + 0,00885г/м2 • час)
/hwv = 883,12г/м2
/wwv = 0,88кг/м2
0,48кг/м2 < 0,88кг/м2
Поэтому можно не опасаться существенных повреждений от влаж-
влажности.
Внутрення
штукатурка
п
Бетонная
стена 1
шутри
1
— Наружная
штукатурка
снаружи
Рис. 2.73. Диаграмма Глазера: Период высыхания
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 253 J
Пример 9. Кладка стены подвала из песчаника со штукатуркой из синтетической
смолы.
Кладка из песчаника
Известково-цементная штукатурка —
10
5
0
-5-
-10-
ю
2,2
внутри
40
Цементная штукатурка
— Штукатурка
из синтетической смолы
снаружи
-7.7
Ю
0,5
Рис. 2.74. Состав стены
1. Распределение температур.
_1+0!02 040 0,02 | 0,005 J_
т " 6 + 0,87 + 2,3 + 1,4 + 0,7 + 23
= 0,167 + 0,023 + 1,174 + 0,014 + 0,007 + 0,043
7,8°С 1,1 8,1 0,7 0,3 20,0
Л, = 0,428м2К/Вт ~ Д0 = 20°С
U= 2,ЗЗВт/м2К
Граничные условия:
0L x = +10° С Песчаник
0Lc= -10°C \i = 35 принимаем
2. Диаграмма Глазера.
Период конденсации.
Внутренняя штукатурка:
Кладка из песчанника:
Цементная штукатурка:
5d = Ai.rf;M :1,50м
iSd = 35 • 0,02м = 0,7м
Sd = 35 • 0,40м = 14,0м
S'= 35 • 0,02м = 0,7м
~ 10мм
- 4,7мм
~ 93,3мм
~ 4,7мм
^254 2. Влажность — защита от влажности
Штукатурка
из синтетической смолы: Sd = 200 • 0,005м = 1,0м ~ 6,7мм
Ц6,4м ~ Ц09,4мм
Z = 1,5 • 106 • 35 • 10 • 0,02
Zx = 1050000м2 • час • Па/кг
Zc = 1,5 • 106C5 • 0,40 + 35 • 0,02 + 200 • 0,005)
Ze = 23550000м2 • час • Па/кг
рх = 1228Па • 80/100 = 982,4Па
р — р • (р
80/100 = 208Па
=
982,4-716
1050000
gx = 2,54 • Ю^кг/м2 • час
gx = 0,25г/м2 • час
~ Ра
662Па - 208Па
^е ~ Ze " 23550000м2 • час • Па/кг
ge = 1,93 • 10~5кг/м2 • час
ge = 0,0193г/м2 • час
Известково-цементная
штукатурка
иная —|
Ра |
внутри
2200 - -
2000 - -
1800 - -
1600-•
1400
1200
10001 9К,4
800
600 --
400 --
200--
71$
Кладка
из песчаника
1
Цементная
штукатурка
— Штукатурка
из синтетической
смолы
снаружи
310
208
Рис. 2.75. Диаграмма Глазера: Период конденсации
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 255
/wWT = 1440час • @,25г/м2 • час - 0,0193г/м2 • час)
тЩТ = 360г/м2 - 27,8г/м2
/wWT = 332,2г/м2
/wWT = О,33кг/м2
Период высыхания.
- Р, _ НОЗПа - 982Па
" 1050000м2 • час • Па/кг
_
8l~
gl = 4,0 • 10кг/м2 • час
gx = 0,40г/м2 • час
_
8t "
НОЗПа - 982Па
3550000м2-час-Па/кг
ge = 1,79 • 10кг/м2 • час
ge = 0,0179г/м2 • час
Известково-цементная -
штукатурка
, Ра
1400 --
1300--
1200--
1100--
1000 --
900--
800-
внутри
Pi = 982
О
У///////////,
= моз
Кладка Цементная i—
из песчаника —| штукатурка 1
из песчаника —¦ штукатурка •
\///////////У//Л
¦'///////////////
Штукатурка из
синтетической
смолы
982
Рис. 2.76. Диаграмма Глазера: Период высыхания
шГ256 2. Влажность — защита от влажности
/wwv = 2160час • @,40г/м2 • час - 0,0179г/м2 • час)
/wwv = 864,0г/м2 + 38,66г/м2
/wwv = 902,66г/м2
W
W,T
О,33кг/м2 < 0,90кг/м2
Пример 10. Стена из пористого легкого многощелевого кирпича
HLzW6-0,7-8DF B40); i/=24cm с нормальным раствором.
Известково-гипсовая штукатурка
— Кладка
г Известковая-цементная штукатурка
Рис. 2.77. Состав стены
1. Распределение температур.
R = 1 , 0'015 ,
т 6 070
, 0'02 , 1
087 23
, , , ,
6 0,70 0,30 0,87 23
= 0,167 + 0,021 + 0,8 + 0,023 + 0,043
4,7°С 0,6°С 22,8°С 0,7°С 1,2°С
RT = 1,054м2К/Вт =>U= 0,95Вт/м2К
2. Диаграмма Глазера.
Период конденсации.
Внутренняя штукатурка:
Кирпичная стена:
?d = /x-rf;M :0,5м
^ =10-0,015м = 0,15м
S=5 -0,24м = 1,20м
~ 10мм
~ 3,0мм
- 24,0мм
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 257jj)
Наружная штукатурка:
Sd = 35 • 0,02м = 0,7м
12,05м ~ 141,0мм
~ 14,0мм
Z = 1,5 • 106(Ю • 0,015м + 5 • 0,24м)
Z = 2025000м2 • час • Па/кг
Ze = 1,5 • 106 • 35 • 0,02м)
Zc = 1050000м2 • час • Па/кг
Внутренняя штукатурк;
Ра
2000-
1800
1600-
1400-
1200-
1000-
800-
600-
400-
200-
внутри
1739
р,=1170
i
1 г
Кладка
1574
!\
Г
Наружная штукатурка
снаружи
;288
! IV =208
Рис. 2.78. Диаграмма Глазера: Период конденсации
1170Па-306Па
= 4,27-10кг/м2час
8l 2025000м2 час-Па/кг
gx = 0,427г/м2 • час
306 Па-208 Па „ „„ ,__5 , 2
ge = = = 9,33 • 10 5 кг/м2час
е 1050000м2- час- Па/кг
gt = 0,0933г/м2 • час
mwT = 1440час • @,427г/м2 • час - 0,0933г/м2 • час)
mWT = 480,5г/м2
/nWT = 0,48кг/м2
Щ 258 2. Влажность — защита от влажности
Период высыхания.
Внутренняя штукатурка—j
Ра I
1400
1300
1200-
1100
1000
900
800
внутри
р, = 982
i
Кладка
Г P-.V
,—
|
Наружная штукатурка
снаружи
ре=982
Рис. 2.79. Диаграмма Глазера: Период высыхания
&=:
1403Па-982Па
2025000м2-час-Па/кг
gi = 0,208г/м2 • час
1403Па-982Па
= 2,08-10кг/м2К
= 4,0Ы0кг/м2К
1050000м2-час-Па/кг
gc = 0,401г/м2 ¦ час
/wwv = 2160час • @,208г/м2 • час + 0,401г/м2 • час)
/wwv = 1315,4г/м2
/wwv = 1,32кг/м2
Оценка: Тогда, как в зимние месяцы может быть выпадение кон-
конденсата между кладкой и наружной штукатуркой, в летние месяцы
она может полностью испарится, так как /wVT < /wvw. Повреждений от
влажности не будет.*
Пример 11. Стена из пористого, легкого многощелевого кирпича
HLzW6-0,7-8DF B40) на легком растворе LM 36.
1. Распределение температур.
R = 1 | °'015 , °'24 1 °'02 | 1
т 6 0,70 0,18 0,87 23
* При изучении приведенных в книге примеров следует иметь в виду, что
все они рассчитаны с учетом мягкого климата Германии. Поэтому в клима-
климатических условиях России в каждом случае следует проводить отдельный расчет
конденсации и испарения с учетом местных граничных условий.
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 259 jjj
= 0,167 + 0,021 +1,333 + 0,023 + 0,043
3,2°С 0,4°С 25,2°С 0,4°С 0,8°С
RT = 1,587м2К/Вт => U = 0,63Вт/м2К
Известково-гипсовая штукатурка
Кладка
г Известковая-цементная штукатурка
Рис. 2.80. Состав стены
2. Диаграмма Глазера.
Период конденсации.
Внутренняя штукатур*
Ра
2000
1800
1600
1400-
1200-
1000
800 ¦
600
400-
200-
внутри
1914
Р!=1170
¦ Кладка
1866
Г
Наружная штукатурка
снаружи
279
Ре=208
Рис. 2.81. Диаграмма Глазера: Период конденсации
Внутренняя штукатурка:
Кирпичная стена:
Наружная штукатурка:
Sd = ill • d\ M : 0,5м ~ 10мм
Sd = 10 • 0,015м = 0,15м ~ 3,0мм
Sd = 5 • 0,24м = 1,20м - 24,0мм
5d = 35 • 0,02м = 0,7м - 14,0мм
12,05м ~ 141,0мм
2. Влажность — защита от влажности
Z = 1,5 • 106(Ю • 0,015м + 5 • 0,24м) = 2025000м2 • час ¦ Па/кг
Zc = 1,5 • 106 • 35 • 0,02м = 1050000м2 • час • Па/кг
117ОПа-288Па 1П_4 . ljr
g. = ^ = 4»36 • 10 кг/м К
1 2025000м2-час Па/кг
gx = 0,436г/м2 • час
_^88Па-208Па_ =
е 1050000м2 час Па/кг
gc = 0,0762г/м2 • час
m^i = 1440час • @,436г/м2 • час - 0,0762г/м2 • час)
mWT = 518,1г/м2
т^Т = 0,52кг/м2
Период высыхания.
Внутренняя штукатурка—,
Ра I
1400-
1300-
1200
1100
1000-
900
800-
внутри
р,=982
I
У-
I Г
Кладка
;— Наружная штукатурка
снаружи
р..-. 1403
fpe=982
Рис. 2.82. Диаграмма Глазера: Период высыхания
1403Па-982Па
g{ = =
1 2025000м2-час Па/кг
gl = 0,208г/м2 • час
1403Па-982Па
gr =
^ ЛО 1Л_4 . 2т/.
= 2,08 • 10 4кг/м2К
= 4,01-10 кг/мК
1050000м2 • час • Па/кг
ge = 0,401г/м2 • час
m^w = 2160час • @,208г/м2 • час + 0,401г/м2 • час)
wwv = 1315,4г/м2
аи,
NV.V
1,32кг/м2
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 261 jj)
Оценка: Хотя во время периода конденсации будет иметь место выпаде-
выпадение конденсата между кладкой и наружной штукатуркой, но строительных
повреждений из-за влажности можно не ожидать, так как в течение летних
месяцев может испариться примерно в 2,5 раза больше влаги, чем накапли-
накапливается за зиму.*
Пример 12. Стена из пористого, легкого многощелевого кирпича HLzW6-0,7-
10DF C00) на легком растворе LM 36.
°с
20- ¦
15 •
ID-
IDS'
0-
-5-
-10-
г- Известково-гипсовая штукатурка
Г
Кладка
- Известковая-цементная штукатурка
171 \\р\/
\\/
-¦¦'¦ / ¦';
I."
4
30 ' 12
Рис. 2.83. Состав стены
1. Распределение температур.
R = 1 | °'015 1 °'30 | °>02 | 1
т 6+ 0,70 + 0,18 + 0,87 + 23
= 0,167 + 0,021 + 1,667 + 0,023 + 0,043
2,6°С 0,3°С 26°С 0,4°С 0,7°С
RT = 1,921м2К/Вт => U = 0,52Вт/м2К
2. Диаграмма Глазера.
Период конденсации.
Внутренняя штукатурка:
Кирпичная стена:
• d\ M : 0,5м ~ 10мм
0,015м = 0,15м ~ 3,0мм
5=5- 0,30м = 1,50м ~ 24,0мм
Sd =
Sd = 10
* При изучении приведенных в книге примеров следует иметь в виду, что
все они рассчитаны с учетом мягкого климата Германии. Поэтому в клима-
климатических условиях России в каждом случае следует проводить отдельный расчет
конденсации и испарения с учетом местных граничных условий.
'262 2. Влажность — защита от влажности
Наружная штукатурка:
S, = 35- 0,02м = 0,7м - 14,0мм
12,35м ~ 147,0мм
Внутренняя
Р
2000-
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
штукатурка-
•— Наружная штукатурка
а I |— Кладка I
внутри
1988
р,=1170
у / .' / / / / .
1950
286
|Psw
снаружи
276
г>А=.2О8
Рис. 2.84. Диаграмма Глазера: Период конденсации
Z, = 1,5 • 10б(Ю • 0,015м + 5 • 0,30м)
Z, = 2475000м2 • час • Па/кг
Ze = 1,5 • 10б - 35 • 0,02м
Zc = 1050000м2 • час • Па/кг
1170Па-286Па
*" '2475000м2 час Па/кг
gx = 0,357г/м2 • час
286Па-208Па
= 3,57-1(Г4кг/м2К
= 7,43-10-5кг/м2К
е 1050000м2-час Па/кг
ge = 0,0743г/м2 • час
/hwt = 1440час • @,357г/м2 • час - 0,0743г/м2 • час)
mWT = 407г/м2
mWT = 0,41кг/м2
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 263 jjj
Период высыхания.
Внутренняя штукатура
Ра
Г
внутри
р,=982
Psw
14оо+ : \;м О
1300-
1200 ¦
1100
1000
900-
800
Рис. 2.85. Диаграмма Глазера: Период высыхания.
1403 Па-982 Па
Кладка
"¦/,¦
г
Наружная штукатурка
снаружи
Ре=982
8l 2475000 м2-час-Па/кг
gy = 0,17г/м2 • час
1403Па-982Па
= 1,70-10кг/м2К
бе- , =4,01-10кг/м2К
е 1050000м2-час-Па/кг
gc = 0,401г/м2 • час
/wwv = 2160час • @,17г/м2 • час - 0,401г/м2 • час)
/Hwv=1233,4r/M2
/wwv= 1,23кг/м2
Оценка: сравнение примеров 11 и 12 показывает, что в случае кладки
толщиной 30 см выпадает меньше влаги и также немного меньше испаря-
испаряется. Однако количество испаряемой влаги в 3 раза больше, чем ее может
накопиться в зимний период. Повреждений от влажности не ожидается.*
Пример 13. Стена из пористого, легкого многощелевого кирпича HLzW6-0,7-
12DF C65) на легком растворе LM 36.
1. Распределение температур.
R = 1 | 0,015 j 0,365 ( 0,02 ( 1
т 6+ 0,70 + 0,18 + 0,87 + 23
* Очевидно, что в климатических условиях России даже небольшое накопле-
накопление влаги к концу зимы может привести к отслоению наружной штукатурки
(замерзание воды в порах), поэтому наружная штукатурка и фасадная краска
должны быть паропроницаемы.
f( 264 2. Влажность — защита от влажности
= О Л 67 + 0,021 + 2,028 + 0,023 + 0,043
2,2°С 0,3°С 26,6°С 0,3°С 0,6°С
Ят = 2,282м2К/Вт =>U= 0,44Вт/м2К
20
15
10
5
О
-5
-10
20
17,8
II
И
Известково-гипсовая штукатурка
Кладка
г™ Известковая-цементная штукатурка
365
Рис. 2.86. Состав стены
2. Диаграмм*
1 Глазера.
Период конденсации.
Внутренняя штукатурка-
Р
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400-
200
а внутри
2039
Pi=1170
I
Г
Кладка (—Наружная штукатурка
снаружи
274
Рис. 2.87. Диаграмма Глазера: Период конденсации
Sd = /х • d\ M : 0,50м
Внутренняя штукатурка: Sd = 10 • 0,015м =
Кирпичная стена: Sd = 5 • 0,365м = 1,825м
Наружная штукатурка: Sd = 35 • 0,02м = 0,7м
12,675м - 153,5мм
~ 10мм
~ 3,0мм
~ 36,5мм
~ 14,0мм
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 265j|
Z = 1,5 • 106A0 • 0,015м + 5 • 0,365м) = 2962500м2 • час • Па/кг
Ze = 1,5 • 10б • 35 • 0,02м = 1050000м2 • час • Па/кг
1170Па-281Па
8l 2962500м2 -час-Па/кг
gx = 0,300г/м2 • час
28Ша-208Па
*е~ 1050000м2-час-Па/кг
gc = 0,0695г/м2 • час
= 3,0-10кг/м2час
= 6,95-10-5кг/м2час
/я
W.T
7W,
W.T
/и,
W.T
1440час • @,300г/м2 • час - 0,0695г/м2 • час)
331,9г/м2
0,ЗЗкг/м2
900-¦
800 ¦
/% = 1403
Период высыхания.
Внутренняя штукатурка-! i— Кладка
Ра внутри
1400 - ¦
1300 - ¦
1200-
поо - -
1000 - ¦
р,=982
Г
Наружная штукатурка
снаружи
ре=982
Рис. 2.88. Диаграмма Глазера: Период высыхания
1403Па-982Па
8l~ 2962500м2-час-Па/кг
gi = 0,142г/м2 ¦ час
1403Па-982Па
1 .. 1П_4 . 2
= 1,42 • 10 кг/м час
= 4,01-10-4кг/м2час
е 1050000м2 час-Па/кг
gc = 0,401г/м2 • час
/tiwv = 2160час • @,142г/м2 • час + 0,401г/м2 • час)
/hwv= 1172,88г/м2
/wwv = 1,17кг/м2
|Г266 2. Влажность — защита от влажности
Оценка: Также и при толщине кладки 36,5 см выпадения конденсата избе-
избежать не удается. Однако соотношение выпадающей конденсационной влаги и
возможного испарения конденсационной влага летом выросло до 1:3,5. Стро-
Строительных повреждений можно не ожидать.
Пример 14. стена из газобетонных блоков, склеиваемых тонкими
швами PPW2-05 C65).
Известково-гипсовая штукатурка -i
15
10
5-
0
-5
-10
17,9
г- Известкова
|- Кладка | штукатурка
Известковая-цементная
Рис. 2.89. Состав стены
1. Распределение температур.
D 1 0,015 0,365 0,02 1
т 6 0,70 0,17 0,87 23
= 0,167 + 0,021 + 2,147 + 0,023 + 0,043
2,ГС 0,3°С 26,8°С 0,3°С 0,5°С
RT = 2,402м2К/Вт => U = 0,42Вт/м2К
2. Диаграмма Глазера.
Период конденсации.
Внутренняя штукатурка:
Кирпичная стена:
Наружная штукатурка:
Sd =
*d =
sA =
li-d\U :0,50м
10-0,015м = 0,15м
5- 0,365м = 1,825м
35 • 0,02м = 0,70м
~10мм
~ 3,0мм
~ 36,5мм
~ 14,0мм
12,675м ~ 153,5мм
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 267JJ)
Внутренняя штукатурка-j г—
Ра
Кладка
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
внутри
2052
р,=1170
2014
Ps
г
Наружная штукатурка
снаружи
%,
279
272
Рис. 2.90. Диаграмма Глазера: Период конденсации
Z = 1,5 • 106(Ю . 0,015м + 10 • 0,365м) = 2962500м2 • час • Па/кг
Ze = 1,5 • 106 • 35 + 50 • 0,02м = 1050000м2 • час • Па/кг
1170Па-279Па
= 3,0-101сг/м2час
8l 2962500м2-час-Па/кг
gx = 0,300г/м2 • час
279Па-208Па ,_, 1Л_5 . 2
ge = = 6,76 • 10 5кг/м2час
1050000м2 • час • Па/кг
gt = 0,0676г/м2 • час
Wwt = 1440час • @,300г/м2 • час - 0,0676г/м2 • час)
/hwt = 334,66г/м2
mWT = О,33кг/м2
Период высыхания.
1403Па-982Па
1 2962500м2 • час • Па/кг
gx = 0,142г/м2 • час
1403Па-982Па
е 1050000м2 • час • Па/кг
gt = 0,401г/м2 • час
= 1,42-10кг/м2час
= 4,01-10кг/м2час
|Г268 2. Влажность — защита от влажности
Внутренняя штукатурк;
Ра внутри
1400-
1300-
1200
1100
1000
900
800
р,=982
Г
Кладка
0 г
-Наружная штукатурка
снаружи
Рис. 2.91. Диаграмма Глазера: Период высыхания
/wWT = 2160час • @,142г/м2 • час + 0,401г/м2 • час)
wWT= 1172,88г/м2
/wWT = 1,17кг/м2
Оценка: Сравнение примеров 13 и 14 показывает, что обе стены
как с точки зрения теплоэнергетической, так и с точки зрения защи-
защиты от влажности могут оцениваться одинаково. Однако склейка газо-
газобетонных блоков дает небольшое преимущество с точки зрения теп-
теплозащиты.
Пример 15. Стена из пустотелых легкобетонных блоков
DIN 18151 ЗК НЫ 2-07-24DF-365.
Известково-гипсовая штукатурка -i
ул.а
20
15
10
5-
0
-5-
-10
iyjjR.e» -
16.1,
Г
г- Известковая-цементная
г- Кладка штукатурка
У//,
¦ ¦у /
/ /-8.Ъ\
36"
Рис. 2.92. Состав стены
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 269 jjj
1. Распределение температур.
1 0,015 0,365 0,02 1
т 6 0,70 0,35 0,87 23
= 0,167 + 0,021 + 1,043 + 0,023 + 0,043
3,9°С 0,5°С 24,1°С 0,5°С 1,0°С
RT = 1,297м2К/Вт => U = 0,77Вт/м2К
2. Диаграмма Глазера.
Период конденсации.
Внутренняя штукатурка:
Стена из пустотелых блоков:
Наружная штукатурка:
Sd = fi-d;M: 0,50м ~ 10мм
5d = 10 • 0,015м = 0,15м ~ 3,0мм
Sd = 5 • 0,365м = 1,825м ~ 36,5мм
Sd = 35 • 0,02м = 0,70м ~ 14,0мм
12,675м ~ 153,5мм
Внутренняя штукатур-
штукатурка
Ра
2000 -
1800-
1600 ¦
1400 ¦
1200-
1000-
800 ¦
600-
400 ¦¦
200-
1 Г
Кладка
внутри
1830
р,=1170
1773
Р,
I—Наружная штукатурка
снару-
снаружи
296
[284
| Ре = 208
Рис. 2.93. Диаграмма Глазера: Период конденсации
Z = 1,5 • 106(Ю • 0,015м + 5 • 0,365м) = 2962500м2 • час • Па/кг
Ze = 1,5 • 106 • 35 • 0,02м = 1050000м2 • час • Па/кг
1170Па-296Па
gl 2962500м2 • час • Па/кг
gx = 0,295г/м2 • час
296Па - 208Па
8е " 1050000м2 • час • Па/кг
= 2,95-10кг/м2час
= 8,38-10кг/м2час
W270 2. Влажность — защита от влажности
ge = 0,0838г/м2 • час
wWT = 1440час • @,295г/м2 • час - 0,0838г/м2 • час)
/wWT = 304,13г/м2
mWT = 0,30кг/м2
Период высыхания.
Внутренняя штукатурк,
Ра
внутри
р,=982
Г
Кладка
р.,~-1403
/ /
6
Г
Наружная штукатурка
снаружи
Psw
Ре =982
1400
1300
1200
1100
1000
900
800
Рис. 2.94. Диаграмма Глазера: Период высыхания
1403Па-982Па Л .„ 1П_4 . 2
g. = = = 1,42-10 кг/м час
1 2962500м2-час-Па/кг
gx = 0,142г/м2 • час
1403Па-982Па
^е =
бе 1050000м2-час-Па/кг
ge = 0,401г/м2 • час
wwv = 2160час • @,142г/м2 • час + 0,401г/м2 - час)
= 4,01 • 10 кг/м час
/я,
w,v
1172,88г/м2
= 1,17кг/м2
Оценка: Хотя стена не удовлетворяет требованиям EnEV при сана-
санации зданий, с точки зрения влагозащиты она беспроблемна, так как
возможная масса испаряемой влаги в 3,8 раз больше, чем масса выпа-
выпадающего конденсата в зимний период.
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций *2Л \т
Пример 16. Стена из силикатных пустотелых блоков
DIN 106 KSL6-1,2-12DF C65).
Известково-гипсовая штукатурка -i
cCj
20
Кладка штукатурка
Известковая-цементная
Рис. 2.95. Состав стены
1. Распределение температур.
R = 1 , °'015 | °'365 , °'02 | 1
т 6 0,70 0,56 0,87 23
= 0,167 + 0,021+0,652+0,023+0,043
5,5°С 0,7°С 21,6°С 0,8°С 1,4°С
RT = 0,906м2К/Вт ^> U = 1,10Вт/м2К
2. Диаграмма Глазера.
Период конденсации.
Внутренняя штукатурка:
Стена из силикатных
пустотелых блоков:
Наружная штукатурка:
Z = 1,5 • 106(Ю • 0,015м + 5
Z = 2962500м2 • час - Па/кг
?d = jU</;M :0,50м
Sd = 10- 0,015м = 0,15м
Sd = 5- 0,365м = 1,825м
Sd = 35 - 0,02м = 0,70м
12,675м ~ 153,5мм
• 0,365м)
~10мм
~ 3,0мм
~ 36,5мм
~ 14,0мм
Ze = 1,5 - 106 • 35 - 0,02м
Z = 1050000м2 • час • Па/кг
Will 2. Влажность — защита от влажности
внутри
1653
Внутренняя штукатурк
Ра
2000
1800
1600
1400
1200 -
1000
800
600 ¦¦
400 ¦
200
г- Кладка
/У/////
Р-.
Г
Наружная штукатурка
снаружи
О
294
ре =208
Рис. 2.96. Диаграмма Глазера: Период конденсации
1170 Па-315 Па
8l 2962500 м2-час-Па/кг
gx = 0,289г/м2 • час
315Па-208Па
= 2,886 • 10 кг/м2час
= 1,019-10кг/м2час
1050000м2-час-Па/кг
ge = 0,102г/м2 • час
wWiT = 1440час • @,289г/м2 • час - 0,102г/м2 • час)
mWiT = 269,3г/м2
mWT = 0,27кг/м2
Период высыхания.
Внутренняя штукатурка-, г- Кладка >—Наружная штукатурка
Ра
1400
1300
1200-
1100 ¦
1000
900
800-
внутри
р,=982
А «1403
О
снаружи
Рис. 2.97. Диаграмма Глазера: Период высыхания
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 273j)|
1403Па-982Па
8l " 2962500м2 • час • Па/кг
gx = 0,14г/м2 • час
1403Па-982Па
= 1,42-10 4кг/м2час
= 4,0Ы0~4кг/м2час
е 1050000м2-час Па/кг
gc = 0,401г/м2 • час
/wwv = 2160час • @,14г/м2 • час + 0,401г/м2 • час)
wwv= 1168,6г/м2
/wwv = 1,17кг/м2
Оценка: от плоскости конденсации к наружной поверхности сте-
стены имеет место мощный поток влаги, обусловленный сильным пото-
потоком тепла. Поэтому накопление влаги в период конденсации относи-
относительно невелико. Ему противопоставляется почти в 4 раза большая
возможная масса испарения. Поэтому проблемы с влажностью воз-
возникать не должны.
I _
с одним
основным
плотным
спаем
'1^
(б)
Наружные стены
о двумя основными плотными слоями
(D
0
У/}
/
¦¦¦ . •¦ / '
VA
/ /
/ ¦¦¦'
i E
№.
¦ tzz
щ
ES
v<
A
¦\
'¦/"/,
/ /
¦ ' / x
1
Ш
ш
щ
i
. ¦ . f
¦ j
.-¦ у' /
¦ ¦¦"!
Ш
Ш
Ш
vz.
Ш
Ш
Ш
Ш
:><
$:¦
'-;_¦
"••:;
>"-::
V/-
/
'¦¦ /'¦
/ .
/
/ y ¦
.'¦ j.
¦¦1
Щ
Ш.
EZ
EZ
Ш
Ш
1
й-
§:
V. • 1
¦' ' .' :!
' .. ' 1
¦' "j
©
со штука- с воздуш- с воздушной с утепли-
турным ной про- прослойкой и телем
слоем слойкой утеплителем между
плотными
слоями
2. Влажность — защита от влажности
Задачи:
1. Статически достаточная прочность и устойчивость.
2. Достаточная герметичность против дождевой воды.
3. Ветрозащита.
4. Летняя и зимняя теплозащита.
5. Шумозащита.
Примечание: В конструкциях с одним основным плотным слоем один слой
выполняет все задачи.
Следует иметь в виду: Каждая конструкция с одним основным плот-
плотным слоем требует компромиссов относительно тех требований, ко-
которые мы к ней предъявляем.
Задачи отдельных слоев в конструкциях с двумя плотными слоями:
(Т) Наружный (облицовочный) слой.
• Защита от дождя, снега и ветра.
• Защита от механических повреждений.
• Шумозащита, так как этот слой более гибкий, чем второй ос-
основной плотный слой (несущая стена), и имеет другую частоту
собственных колебаний.
E) Воздушная прослойка.
• Вентиляция: отведение влаги внутреннего воздуха во внешнюю
среду.
• Предотвращение намокания утеплителя за счет отвода пара из
него через неплотности облицовочного слоя.
• Звукоизоляция за счет упругости слоя воздуха (эффект пружи-
пружины).
E) Теплоизоляция.
• Уменьшение теплового потока изнутри наружу зимой и снару-
снаружи вовнутрь - летом.
• Предотвращает быстрое охлаждение слоя, накапливающего тепло
(несущая стена) и уменьшает температурные напряжения.
• Повышение температуры внутренней поверхности стены.
@ Несущая стена.
• Статически достаточная прочность и устойчивость.
• Функция накопления тепла => способствует приемлемому кли-
климату в помещении летом и зимой.
• Звукоизоляция.
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 275
E) Внутренняя штукатурка.
• Выравнивание неровностей кладки.
• Эстетическая функция => различные типы штукатурок.
• Основание под обои.
• Выравнивание влажности.
F) Наружная штукатурка.
• Защита от погодных воздействий.
• Эстетическая функция.
• Защита от ветра.
Примечание: Каждый слой служит для выполнения своих функций.
Пример 17. Стена с двумя плотными слоями без воздушной прослойки (утеп-
(утеплитель внутри).
Известково-гипсовая
штукатурка
20- ^
15
10
5-
0
-5 ¦
-10"
l| 24 |8|llf
Рис. 2.98. Состав стены
1. Распределение температур.
KSL 8-1,6-10 DF-240
I /4=2 - засыпка перлитом
I !
R =1 | °>015 | °'24 ! °'08 1 °'115 | 1
т 6 0,70 0,79 0,06 0,56 23
= 0,167 + 0,021 + 0,304 +1,333 + 0,205 + 0,043
2,4°С 0,3°С 4,4°С 19,3°С 3,0°С 0,6°С
RT = 2,074м2К/Вт =>U = 0,48Вт/м2К
2. Диаграмма Глазера.
Период конденсации.
Sd = \х • d\ M : 0,50м ~ 10мм
Внутренняя штукатурка: S = 10 • 0,015м = 0,15м ~ 3,0мм
2. Влажность — защита от влажности
Стена из силикатных блоков:
Засыпка перлитом:
Кирпичная облицовка:
5, = 15 • 0,24м = 3,6м ~ 72,0мм
Sd = 2 • 0,08м = 0,16м ~ 3,2мм
Sd = 5 • 0,115м = 0,58м ~ 11,5мм
14,49м ~ 189,7мм
Ра
2000
1800-
1600
HOO-
HOODOO-
1000-
800-
600-
400-
200-
внутри
201-
р,=1170
Внутренняя
г- штукатурка
г- Кладка стены
у'-- У '/У-
у
1976
14РЗ
Р
- Утеплитель
Кладка стены
|
снаружи
¦
рР=208
Рис. 2.99. Диаграмма Глазера: Период конденсации
Проверка того, что кривая фактического давления водяного пара не каса-
касается кривой насыщения:
4,49м : 962Па = 0,58м : х
х = 124,ЗПа
у = 208Па + 124,ЗПа
у = 332,ЗПа < />svv = 365Па
Выпадение конденсата не будет.
Пример 18. Стена с двумя плотными слоями: из силикатных блоков с
утеплителем, облицовкой и воздушной прослойкой DIN 106 KSL8-1,4-
10DF-240.
штукатурка
i С
Гипсово-известковая KSL 6-1,4-10 DF-240
! Минеральный войлок WLGr 040
- Воздушная прослойка
- Фасадная плита
20-
15--
10 ¦
5 •
0-
-5
-10
20.
18,
'
У У
10
Рис. 2.100. Состав стены
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 277 JU
1. Распределения температур.
R = 1 , 0>
т 6 0
, 0'08 | 1
004 2
, 1 , |
6 0,70 0,70 0,04 12
= 0,167 + 0,021 + 0,343 + 2,0 + 0,083
1,9°С 0,2°С 3,9°С 23,0°С 1,0°С
RT = 2,614 м2К/Вт => U = 0,38Вт/м2К
Примечание: Фасадная облицовка толщиной менее 90 мм согласно
DIN 1053 считается «одеждой» и не должна сама, так же как и лежа-
лежащий за ней слой воздуха, вводиться в расчет теплоизоляции конст-
конструкции вследствие сильной конвекции в воздушной прослойке.
2. Диаграмма Глазера.
Период конденсации.
Внутренняя штукатурка:
Стена из силикатных блоков:
Утеплитель:
Sd = \х • d\ M : 0,50м ~ 10мм
Sd = 10 • 0,015м = 0,15м ~ 3,0мм
Sd = 5 • 0,24м = 1,20м ~ 24,0мм
Sd = 1 • 0,08м = 0,08м ~ 1,6мм
Ц,43м ~ 128,6мм
Внутренняя штукатурка Утеплитель
ра Кладка стены .
! I
2000-
1800
внутри
1600
1400
1200+ р, =1170
1000-¦
800-
600 ¦
400
200 +
?О52
i снаружи
,?84
ре=208
Рис. 2.101. Диаграмма Глазера: Период конденсации
Выпадения конденсата не будет.
^278 2. Влажность — защита от влажности
Пример 19. Стена с двумя плотными слоями из силикатных блоков KSL8-1,4-
10DF-240 с воздушной прослойкой и облицовкой кирпичом.
Воздушная прослойка
Минеральный войлок WLGr 040 —|
KSL 8-1.4-10 DF-240
Гипсово-известковая штукатурка
I
15-
10
5-
0
-5-
-10
KSVm
12-1.2-2 DF
18,3
24
vr-
-9.4
Рис. 2.102. Состав стены
1. Распределение температур.
Л,. = 1/6 + 0,015/0,70 + 0,24/0,70 + 0,08/0,04 + 0,17 + 0,115/0,56 + 1/23
= 0,167 + 0,021 + 0,343 + 2,0 + 0,17 + 0,205 + 0,043
1,7°С 0,2 3,5 20,4 1,7 2,1 0,4
Примечание: по DIN 4108 в случае стен с двумя плотными слоями
можно вводить в расчет слой воздуха и облицовочный слой, если его
толщина составляет не менее 90 мм.
Л, = 2,949м2 • К/Вт => U= 0,34Вт/м2 • К
2. Диаграмма Бтзера.
Период конденсации.
Внутренняя штукатурка:
Стена из силикатных
пустотелых блоков:
Утеплитель:
Воздушная прослойка:
Облицовка кирпичом:
5d = //•</; М :0,50м
Sd= 10- 0,015м = 0,15м
Sd = 5- 0,24м = 1,20м
Sd = 1 • 0,08м = 0,08м
5d = 1 • 0,04м = 0,04м
?,= 10-0,115м= 1,15м
Е2,62м ~ 252,4мм
~10мм
~ 3,0мм
~ 24,0мм
- 1,6мм
~ 0,8мм
~ 23,0мм
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 279jj)
Внутренняя
штукатурка -
Ра
2000 ¦
1800-
1600 ¦
1400 ¦
1200
1000-
800
600
400-
200 -
. 2105
внутри
D =
Hi
\ 1170
-1 Кладка стены
1
/|, -,Д
2079
1663
375
Наружный
— Утеплитель |— плотный слой
-Воздушная J
прослойка I
¦,/ / / -¦ V
Д324
Yftvv
снаружи
269
ре =208
Рис. 2.103. Диаграмма Глазера: Период конденсации
Z = 1,5 • 106A0 • 0,015 + 5 • 0,24 + 1 • 0,08 + 1 • 0,04)
Z, = 2205000м2 • час • Па/кг
Ze= 1,5-106-10-0,015
Zc = 1725000м2 • час • Па/кг
gt = 0,384г/м2 • час
ge = 0,067г/м2 • час
тш = 1440час @,384г/м2 • час - 0,067г/м2 • час)
тш = 456,5г/м2
тт = 0,46кг/м2
Период высыхания.
Внутрен-
Внутренняя
штукатур
Ра ка
П
Кладка стены
Наружный
i—Утеплитель г- плотный слой
1400
1300
1200
1100
1000-
900
800 -
внутри
982
р,-1403
Р
г
Воздушная
прослойка
Г
/ / / У л
снаружи
ре = 982
Рис. 2.104. Диаграмма Глазера: Период высыхания
^ = 0,191г/м2-час
ge = 0,244г/м2 • час
|Г280 2. Влажность — защита от влажности
тш = 2160час @,191г/м2 • час + 0,244г/м2 • час)
тш = 939,6г/м2
тш = 0,94кг/м2
Оценка: По расчету имеет место выпадение конденсата, который, одна-
однако, не приведет к насыщению конденсационной влагой конструкции, т.к.
тш > тш. Конденсат образуется не внутри несущей конструкции, а, как
показано на диаграмме Глазера, на холодной внутренней поверхности обли-
облицовки. Насыщение водой невозможно, так как конденсационная вода будет
стекать по внутренней плоскости облицовки вниз и может выходить через
приточные вентиляционные щели. Диффундирующая наружу влага в виде
пара может выходить в верхней части облицовки через вытяжные щели.
Пример 20. Наружная стена легкой конструкции.
ДСП плоского прессования -
°С
— Минеральный войлок WLGr 040
ДСП плоского прессования
Воздушная прослойка
Деревянная облицовка
Рис. 2.105. Состав стены.
1. Распределение температур.
Заполнение:
Лг = 1/6 + 0,019/0,13 + 0,14/0,035 + 0,019/0,13 + 1/12 =
= 0,167 + 0,146 + 4,0 + 0,146 + 0,083
А„ = 4,542м2 • К/Вт
U} = 0,22Вт/м2 • К
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 281 j|
Элементы фахверка:
R = l | а019 | °>14 | °'019 | ]
72 6 0,13 0,13 0,13 12
= 0,167 + 0,146+1,077 + 0,146+0,083
/^.2= 1,619м2-К/Вт
U2 = 0,62Вт/м2 • К
Среднее значение из фахверка и заполнения:
RTm = 4,0 • 90/100 + 1,077 • 10/100
Rlm = 3,708м2 • К/Вт
Общая средняя величина Rjcp стены:
RJm = 1/6 + 0,019/0,13 + 3,708 + 0,019/0,13 +1/12 =
= 0,167 + 0,146 + 3,708 + 0,146 + 0,083
1,2°С 1,0°С 26,2°С 1,0°С 0,6°С
ЯГт = 4,259м2 • К/Вт
<7т = 0,24Вт/м2-К
2. Диаграмма 1лазера.
Период конденсации.
Sd = n-d;M: 0,50м ~ 10мм
ДСП внутри: Sd = 50 • 0,019м = 0,95м ~ 19,0мм
Утеплитель: 5d = 1 • 0,14м = 0,14м ~ 2,8мм
ДСП снаружи: Sd = 100 • 0,019м = 1,9м ~ 38мм
12,99м ~ 159,8мм
Z = 1,5 • 106E0 • 0,019 + 1 • 0,14)
Z = 1635000м2 • час • Па/кг
Zc = 1,5 • 106 • 100 • 0,019
Ze = 2850000м2 • час • Па/кг
gx = A170 - 298)/1635000 = 5,33 • Ю^кг/м2 • час
g = 0,533г/м2 • час
|Г282 2. Влажность — защита от влажности
1
2200-
2000-
1800-
1600-
1400-
1200-
1000-
800-
600-
400-
200-
внутри
- 2172
" 1170
\ ... .
2039
С
р-ДСП j-
Утеплитель !
!
ДСП
298
Р,
р
снаружи
274
Ре=208
Рис. 2.106. Диаграмма Глазера: Период конденсации
298-208 = 3158.10-5КГ/М2 .час
с 2850000
Яе = 0,0316г/м2-час
= Н40час @,533г/м2 • час - 0,0316г/м2 • час)
= 722,0г/м2
тш = 0,72кг/м2
Период высыхания.
1403-982
?.=¦
= 2,575-10-4кг/м2-час
1635000
gx = 0,257г/м2 • час
1403-982= 2 цас
Se 2850000
ge = 0,1477г/м2 • час
ww = 2160час @,257г/м2 • час + 0,1477г/м2 • час)
тш = 0,87кг/м2
Поверхностная плотность ДСП: тщ = 0,019м • 700кг/м3 = 13,3кг/м2
В случае применения древесных материалов поверхностная плот-
плотность не должна увеличиваться более чем на 3% за счет выпадения
конденсата.
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 283j|
Pa
1400-
1300-
1200-
1100-
1000-
900-
800-
внутри
982
г—ДСП
Утеш
титель
-ДСП
т
Р
снаружи
Ре =
982
Рис. 2.107. Диаграмма Глазера: Период высыхания
Это составляет: 13,3кг/м2 • 3/100 = 0,40кг/м2
wVT = 0,72кг/м2 > 0,40кг/м2 => конструкция в таком виде недопус-
недопустима
3. Мероприятия: Установка ПЭ-пленки толщиной 0,1 мм между
внутренней ДСП и утеплителем.
Эквивалентные толщины воздушных слоев.
ДСП внутри:
ПЭ пленка:
Утеплитель:
ДСП снаружи:
Sd = n-d;M: 1,0м
Sd = 50- 0,019м = 0,95м
Sd= 100000- 0,0001м = 10,0м
Sd=\- 0,14м = 0,14м
S,= 100 -0,019м = 1,9м
~10мм
~ 9,5мм
~ 100,0мм
~ 1,4мм
~19мм
112,99м ~ Ц29,9мм
Z = 1,5 • 106E0 - 0,019 + 100000 • 0,0001 + 1 • 0,14)
Z = 16635000м2 - час - Па/кг
Zc= 1,5 • 106- 100 - 0,019
Ze = 2850000м2 - час - Па/кг
1170-298
1 16635000
gx = 0,0524г/м2 • час
= 5,24-КГ'кг/м2 -час
|Г284 2. Влажность — защита от влажности
Ра
г- ДСП ДСП !
ПЭ-пленка Утеплитель|
2200-
2000 --
1800-
1600 --
1400 --
1200-
1000-
800-
600 --
400 --
200-¦
2172
Р.=
1170
2039
2039
298
274
Ре =
208
Рис. 2.108. Диафамма Глазера после установки пленки
298-208 . лсс% 1Л 5 . 2
ge = = 3,158-10 5кг/м -час
Ьс 2850000
^е = 0,0316г/м2-час
/wwr = 1440час • @,524г/м2 • час + 0,0316г/м2 • час)
/77WT = 120,96г/м2
/wWT = 0,12кг/м2 < WT = 0,40кг/м2 => конструкция беспроблемна
Пример 21. Наружная стена легкой конструкции. То же, что и в примере 20, но с
утеплителем - пенополистирольным пенопластом WLGr040.
1. Распределения температур.
В заполнении между стойками фахверка:
1 0,019 0,14 0,019 1
RT =- + -J + —— + — + —
т 6 0,13 0,035 0,13 12
= 0,167 + 0,146 + 4,0 + 0,146 + 0,083
Лг, = 4,542м2 • К/Вт
Ux = 0,22Вт/м2 • К
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 285 jjj
Пенополистиролный пенопласт
WLGr 040
ДСП плоского
прессования
ДСП плоского прессования
j , Воздушная прослойка
I | [- Деревянная облицовка
\j[ 140 JH4UJ J20
Рис. 2.109. Состав стены
У балок и стоек фахверка:
7^ = 1/6 + 0,019/0,13 + 0,14/0,13 + 0,019/0,13 + 1/12
= 0,167 + 0,146 + 1,077 + 0,146 + 0,083
RT2 = 1,619м2 -К/Вт
U2 = 0,64Вт/м2 • К
Среднее значение из фахверка и заполнения:
ЯТт = 4,0 • 90/100 + 1,077 • 10/100
RTm = 3,708м2 • К/Вт
Общая средняя величина RTcp стены:
ЯТт = 1/6 + 0,019/0,13 + 3,708 + 0,019/0,13 +1/12 =
= 0,167 + 0,146 + 3,708 + 0,146 + 0,083
1,2°С 1,0°С 26,2°С 1,0°С 0,6°С
ЯТт = 4,259м2 • К/Вт
U = 0,24Вт/м2 • К
|Г286 2. Влажность — защита от влажности
2. Диаграмма Пгазера.
Период конденсации.
ДСП внутри:
Утеплитель:
ДСП снаружи:
5d = \i • d\ M: 0,50м ~ 10мм
Sd = 50- 0,019м = 0,95м ~ 19,0мм
Sd = 30 • 0,14м = 4,20м ~ 84мм
Sd= 100• 0,019м = 1,9м ~38мм
17,05м ~ 1141мм
Ра
2200-
2000-
1800-
1600-
1400-
1200-
1000-
800-
600-
400-
200-
внутри
" 2172
" 1170.
ii'A1.
Г дом дин 1
Утеплитель
I J
2039
t293
снаружи
274
Ро=208
Рис. 2.110. Диаграмма Глазера: Период конденсации
Z = 1,5 • 106E0 • 0,019 + 30 • 0,14)
Z = 7725000м2 • час • Па/кг
Zc= 1,5 • 106- 100 • 0,019
Ze = 2850000м2 • час • Па/кг
gt = 0,1129г/м2 • час
2.19. Исследование влажностного состояния различных конструкций 287j|
298-208 = з,158-КГ5 кг/м2-час
е 2850000
ge = 0,0316г/м2 • час
/hwt = 1440час • @,1129г/м2 • час - 0,0316г/м2 • час)
/wWT = 117,07г/м2
mwl = 0,12кг/м2
Период высыхания.
Ра
-ДСП ДСП-
Утеплитель
i
1400-
1300-
1200-
1100-
1000-
900-
800-
внутри
Р.=
982
щ
снаружи
982
Рис. 2.111. Диаграмма Глазера: Период высыхания
1403-982= 0.5 а
1 7725000
gx = 0,0545г/м2 • час
1403-982 =477Ш_42час
е 2850000
ge = 0,1477г/м2 • час
/hwv = 2160час • @,0545г/м2 • час + 0,1477г/м2 • час)
mwv = 436,75г/м2
Wwv = 0,44кг/м2
2. Влажность — защита от влажности
По D1N 4108 увеличение массы за счет влажности должно составлть для
древесных материалов не более 3%.
ДСП: /и1 = 0,019м • 700кг/м2 = 13,3кг/м2
Допустимое содержание влаги: и = 13,3кг/м2 • 3/100 = 0,40кг/м2
Факт. mWT = 0,12кг/м2 < доп. и = 0,40кг/м2 => конструкция допустима.
2.20. Мостики холода
Мостиками являются узкие связи между двумя большими участками
земли. Также и мостики холода представляют собой такую узкую связь
между большой теплой строительной конструкцией и холодным на-
наружным воздухом.
Мостиками холода называют такие малые части плоскости стены,
выходящие на наружный воздух, которые характеризуются несораз-
несоразмерно высоким оттоком тепла.
Самым большим недостатком мостиков холода является не то, что
через эти относитеьлно малые плоскости отводится в холодный на-
наружный воздух много тепловой энергии, а то, что они на внутренней
поверхности имеют значительно меньшую температуру, чем окружа-
окружающая поверхность стены, и тем самым приводят к образованию в
этих местах конденсационной влаги уже на внутренней поверхности
стены. Картину повреждений составляют плесень, грибки, споры.
Кроме того в этих местах имеет место большая опасность образова-
образования трещин из-за увеличения температурных напряжений (зимой хо-
холодные поверхности; летом теплые, почти горячие поверхности).
• Оконные откосы
Г
Мостики холода
I.
Обусловленные конструкцией
Обусловленные
Перекрытия над проемами и про-
проездами
Кожухи для жалюзи
Балконы
Световые шахты
Железобетонные колонны в
железобетонных каркасах
Подошва наружной стены на
плите по грунту или на пере-
перекрытии подвала
холодные плоскости
/ У
/
/
' /
/ -
-' /
.-•
у
У
: •¦¦:
холод-
холодные
плос-
плоскости
боль-
больше,
чем
теплые
2.20. Мостики холода
Пример 1. Железобетонный каркас в стене или неутепленный оконный от-
откос.
Если хотят избежать образования конденсационной воды, то при относи-
относительной влажности воздуха в помещении <рх = 60% температуру воздуха в по-
помещении следует понизить до 14°С. В этом случае помещение уже нельзя
считать жилым. При температуре воздуха в помещении +20°С и (р = 55%
точка росы на поверхности железобетонной колонны достигается уже при
10,7вС.
- L/w = 0.8BT/M2 • К
17'С
Рис. 2.112. Железобетонный каркас в стене
Пример 2. Окно с алюминиевыми рамами.
Оценка: До санации перепад температур между рамой окна и поверх-
поверхностью стены составлял только 4,5°С, тогда, как после санации он
увеличился до 9,4°С, т.е. почти удвоился. Это привело к тому, что
слабое место — рама, относительно стены стало еще более слабым, и
тепловой поток и поток влаги еще больше отклонился к этому месту.
Тепловой поток тем больше, чем больше перепад температур между
воздухом в помещении и поверхностью конструкции.
/
Ц„= 1,6Вт/м2 ¦ К
2,8Вт/м2 • КЧ
Рис. 2.113. Оконный откос (стена у окна) до санации
L/R = 2,8Вт/м2 ¦ K-j
0R =9,5-0—1
— Uw = 0,29Вт/м2
-?©wo= 18,9#C
Рис. 2.114. Стена у окна после санации
2. Влажность — защита от влажности
Пример 3. Свободно выступающий балкон.
Свободно выступающие наружу балконы образуют особенно сильно действу-
действующие мостики холода, так как охлаждение имеет место как с верхней, так и с
нижней поверхности балкона.
Для уменьшения эффекта мостика холода рекомендуется на внут-
внутренней поверхности перекрытия установить полоску утеплителя ши-
шириной не менее 1м. Лучшим решением проблемы является устрой-
устройство внутреннего утепляющего короба с пропуском через него верхней рабочей
арматуры или теплоизоляция балконной плиты сверху, снизу и с трех боко-
боковых сторон.
Рис. 2.115. Балкон без утепления
Е__ ^ v
У
*--.- ///'/. 7.
Рис. 2.116. Балкон с внутренним утеплителем
Рис. 2.117. Наружный угол
Геометрически обусловленные мостики холода
Холодные отдающие тепло наружные поверхности имеют большую
площадь, чем теплые — тепловоспринимающие. К тому же потоки
воздуха не доходят в угол и не уносят из него влагу.
То, что в углу влажность выпадает в виде конденсата можно пока-
показать с помощью соотношения:
При 0U= +20°С и <р= 55% => 0= 10,7°С
Это означает, что уже при температуре 10,7°С (точка росы) влага
переходит из парообразного состояния в жидкое.
3. Звук - защита от шума
3.1. Значение защиты от шума
Увеличивающиеся шумовые воздействия снаружи, повышенные шумовые
воздействия изнутри дома заставляют строителей все больше внимания уде-
уделять защите от шума.
Причинами растущего значения защиты от шума являются:
• Большие транспортные потоки
• Увеличивающееся авиационное сообщение
• Небольшие участки под строительство
• Более плотная застройка
• Различное время работы членов семьи
• Работа в разные смены и, соответственно, разное время сна и отдыха
• Большая нагрузка на человека на рабочем месте от шума машин и меха-
механизмов и, как следствие, большая потребность в покое
• Более мощные стереоустановки
• Различные привычки относительно громкости телевизоров и прослуши-
прослушивания музыки
• Большая мощность домашних электроприборов
Все эти шумовые воздействия делают людей более чувствительными.
Мероприятия по шумозащите в большинстве случаев не могут проводиться
после постройки дома без учета его конструкций. Часто они касаются ос-
основных вопросов проектирования и строительств зданий.
Уже перед проектированием и возведением строительного объекта сле-
следует учитывать следующие положения:
1. Выбор участка. С выбором участка мы учитываем уже главный фактор
шумовой нагрузки снаружи (уличный шум, шум самолетов, промышлен-
промышленный шум).
2. Ориентация дома на участке. Какие помещения располагать со стороны
улицы, а какие - со стороны, противоположной улице.
3. Планировочное решение здания. Принцип: шумные комнаты рядом с
шумными комнатами, помещения, где требуется покой — рядом с тихи-
тихими помещениями. Например: нельзя располагать лестничные клетки
рядом со спальнями, шахту лифта - рядом с больничной палатой или
номером в отеле.
3. Звук — зашита от шума
4. Выбор конструктивного решения. Массивные конструкции — железобе-
железобетонный каркас; каркасно-щитовые деревянные конструкции - прочие
легкие конструкции.
5. Вид стен и перекрытий.
Наружные стены: с одним плотным слоем, с двумя плотными слоями.
Перегородки: возведение, вид материала, толщина, плотность материа-
материала.
Перекрытия: массивные, ребристые из мелкоразмерных элементов, плит-
но-балочные перекрытия, ребристые плитные, по деревянным балкам, с
одним плотным слоем, с двумя плотными слоями.
6. Устройство окон.
Переплеты: с простым фальцем, с двойным фальцем, с и без резиновых
уплотнительных прокладок.
Шумозащитное остекление или только стеклопакеты.
7. Устройство дверей.
Обычные двери или особенные двери.
Двери из ДСП трубчатой структуры.
Двери, заполненные песком или пустые, специальные шумозащитные
двери с механизмом уплотнения в нижней части при запирании двери.
8. Устройство водоснабжения и водоотведения.
Величина поперечного сечения водопроводных труб:
Чем больше сечение =ф тем меньше шум потока воды.
Чем меньше сечение => тем больше шум потока воды.
Упругие прокладки вокруг труб при проходе через конструкции.
Материал канализационных труб:
Пластмассовые трубы => шум потока более слышен.
Чугунные трубы => шум потока почти не слышен.
9. Выбор и расположение инженерного оборудования.
Лифты, мусопроводы, стиральные машины, сушилки для белья, тепло-
тепловые насосы.
Частично используются упругие основания под эти устройства.
10. Вид использования. Например, содержание животных; промышленное;
частное.
3.2. Звук
Определение: Звуком называют механические колебания упругого тела в
частотном диапазоне слышимости человека.
3.2. Звук 293
Инфразвук
Звук
Ультразвук
Сотрясение (вибрация)
Звук
Диапазон слышимости
около 16 Гц
10 октав
около 16000 Гц
Строительная акустика
100 Гц
5 октав около 3'iOG Гц
А= а =
110 220
а = а = а '= а =
440 880 1760 3520 Гц
каждый раз 1 октава
Рис. 3.1. Частоты в окгавных интервалах
Расстояние одного тона до следующего такого же, но более высокого или
следующего более низкого называют октавой.
С11) о и i e) i ь н а я а к у с. j и к с *
Часютз {Гц)
Рис. 3.2. Поле разговорной речи - поле музыкальное — поле слышимости
3. Звук — зашита от шума
j Взрослый человек с еще не поврежденным слухом воспринимает часто-
частоты от ок. 16 до ок. 16000 Герц (Гц). Более молодой человек с нормальным
слухом может различать звуки частотой до 20000 Гц, маленькие дети — до
24000 Гц, тогда как пожилые люди имеют намного меньший диапазон слы-
слышимости.
3.2.1. Частота
Если ударить по струне гитары или провести смычком по струне скрипки и
заставить их колебаться, то струна в зависимости от ее длины и толщины
будет производить совершенно определенное число колебаний в единицу
времени. В духовом музыкальном инструменте за счет колебаний губ и от-
открывания и закрывания клапанов производятся колебания столбов воздуха
разной длины. Количество этих колебаний в единицу времени называют
частотой.
Частота / =
Число колебаний
Секунда
3.2.2. Амплитуда
Тогда, как количество колебаний в секунду определяет высоту тона, раз-
размах, или амплитуда колебаний определяет громкость звука. Чем сильнее
отклонить струну или ударить по ней, тем сильнее она колеблется и тем силь-
сильнее звук.
Если снабдить камертон на одной из его вилок пишущим устройством и
задать ему колебательное движение, одновременно протягивая с постоян-
постоянной скоростью под пером полоску бумаги, то пишущее устройство нарисует
равномерную кривую, соответствующую синусоиде. Уменьшающаяся амп-
амплитуда, связанная с уменьшающейся слышимостью тона, будет также за-
заметна.
Рис. 3.3. Камертон
1.0
0.5
0
-0.5
-10
Рис. 3.4, Синусоида
3.3. Основные понятия
3.2.3. Терминология звука
Тон: Звуковые колебания синусоидальной формы. -
Звучание: Наложение многих тонов.
Шум: Нерегулярные колебания без закономерной зависимо-
зависимости.
Громкий резкий короткий звук: Кратковременный, очень силь- * a
ный быстро кончающийся звуковой сигнал. п а а -_
Ги^Г
Колебание восприятие звука
Частота определяет высоту тона
Амплитуда определяет громкость
Форма колебаний определяет окраску звучания
Звучание: Физический чистый тон со своим синусоидным колебанием —
безжизненный и бесцветный. От чистого тона со своим гармоническим си-
синусоидным колебанием следует отличать звучание. Звучание характеризует-
характеризуется тем, что график колебаний не чисто синусоидный, а над чистым основ-
основным тоном с низшей частотой еще имеются наложенные на него обертоны,
которые в основном являются в большей степени октавными, но также и в
меньшей степени в обертонах присутствуют квинты и кварты. При этом го-
говорят об окраске звучания. Этими обертонами в каждом музыкальном инст-
инструменте создается своя специфическая окраска звучания. Чистыми тонами
мы не в состоянии идентифицировать источник, однако звучанием, а имен-
именно окраской звучания мы можем это сделать.
Громкий тон
Тихий тон
Is
Рис. 3.5. Тихий — громкий тон
Одинаковые тона — различная громкость звука.
Так как оба тона имеют одни и те же нулевые точки и таким образом
одинаковое число колебаний в секунду, их высота одинакова. Из-за разной
величины амплитуды они различны по громкости.
^296 3. Звук — зашита от шума
Низкий тон
]ь Высокий тон
Рис. 3.6. Низкий - высокий тон
Одинаковая громкость — различные тона.
Одинаковая амплитуда обеих тонов говорит, что они имеют одинаковую
громкость. Высокий тон имеет здесь в 1 секунду удвоенное количество ко-
колебаний, что означает, что он не только выше, но что он точно на 1 октаву
выше, чем более низкий тон.
3.3. Основные понятия
Звуковое давление/?. Явление звука придает воздуху колебания (скорее на-
наоборот — прим. ред.). Это происходит потому, что импульс передается на
молекулы воздуха, а от них — на следующие молекулы воздуха. Таким обра-
образом возникают попеременно зоны разрежения и уплотнения воздуха. При
этом возникает звуковое давление, которое в нашем ухе вызывает ощуще-
ощущение звука.
Под звуковым давлением понимают изменение атмосферного давления
внутри определенного периода времени. Началом отсчета является давле-
давление р0- 2 • 105Н/м2 или 20/гПа AПа = 1Н/м2). Это самое меньшее давление
звука, которое может воспринять еще человек с неповрежденным слухом
(порог слышимости).
уплотнение разряжение
L
период времени
Рис. 3.7. Молекулы воздуха
3.3. Основные понятия 297
Звуковая мощность Р (англ. Power). Звуковой мощностью называют всю зву-
звуковую энергию, излучаемую источником звука по всем направлениям в по-
помещении.
Звуковая энергия
Звуковая мощность =:
Время
' = — Единица: Ват (Вт)
Источник звука
Разговор (человеческая речь)
Наивысшая мощность человеческого голоса
Фортепиано
Труба
Автосигнал
Громкоговоритель
Сирена тревоги
Реактивный двигатель
Двигатель ракеты
Мощность (Вт)
ю-5
2 • Ю-3
2 • 10
3 • 101
5
102
3-Ю3
104
106
Звуковая энергия Е. Звуковая энергия зависит как от мощности звука, так и
от времени его действия.
Е=Р t Единица: Ватт секунда (Вт • с)
Дано: Труба Р = 3 • Ю-'Вт
Время игры / = 60с
Определить: Величину звуковой энергии Е.
Решение: Е= 3 • Ю-'Вт • 60с = 180 • Ю^Вт • с = 18Вт • с
Интенсивность звука /. Под интенсивностью звука понимают звуковую мощ-
мощность (Вт) на единицу площади (м2).
Интенсивность звука =
Звуковая мощность
Площадь
I = ¦— Единица: Ватт на м2 (Вт/м2)
А
Дано: Громкоговоритель Р = 60Вт
Облучаемая звуком площадь А = 80м2
Определить: Интенсивность звука /
Решение: / = 60Вт/80м2 = 75 • 10Вт/м2 = 0,75Вт/м2
(((B98 3. Звук — зашита от шума
Порог слышимости имеет место при интенсивности звука
/0= 10-|2Вт/м2
Уровень звукового давления L (англ. Level). Если две интенсивности звука
соотнести в логарифмической зависимости, то такое отношение интенсив-
интенсивности двух звуков названо в честь американского физика А.Б. Белла «Бел».
Он усовершенствовал изобретенный Дж. Ф. Рейсом телефон и распростра-
распространил его в Америке.
Уровень звукового давления = Ю- lg—-
*о
Дано: /,= 10"пВт/м2
/0= 102Вт/м2
Определить: Уровень звукового давления L
Решение: L = 10 ¦ lg ——— = 10 • lg 10 = ЮдБ = 1 Бел
Установление единицы Децибел, а также расчеты могут также произво-
производиться с помощью логарифмических отношений звуковой энергии, звуко-
звуковой интенсивности или звукового давления.
Чтобы по возможности избежать величины с запятой, уровни звукового
давления даются в Децибелах.
Складывать и вычитать следует в логарифмических соотношениях, так
как наше ухо слышит «в логарифмическом масштабе».
Источник звука, который находится на пороге слышимости, т.е. еще не
может быть услышан, имеет уровень звукового давления 0 дБ. Это назы-
называют порогом слышимости.
Логарифм
Наряду с основными счетными действиями:
• Сложение - вычитание
• Умножение - деление
еще имеются:
• Извлечение корня, потенцирование, логарифмирование
3.3. Основные понятия
Как в потенцировании, так и в логарифмировании в строительной прак-
практике имеет место потенцирование на базе 10 (десятичные логарифмы), а
также логарифмы с любой другой базой.
Примечание: написание: log — при любой базе
lg — при базе 10
Потенцирование:
База*—>10: 103= 1000
База*—> 12: 124= 20736
Задача: Изданного основного числа (база) 10 и показателя степени (экспо-
(экспонента) 3 получить величину потенциала 1000.
Извлечение корня:
База* 10:Vl000=10
База* 12:^20736 = 12
Задача: Из величины потенциала (радикал) 1000 и показателя (экспонента
корня) 3 получить основное число (базу) 10.
Экспонента при потенцировании будет при извлечении корня экспонен-
той корня.
Логарифмирование
База 10:
дано: 10 Л= 1000;
требуется определить: х
Решение: х • iglO = lglOOO
База 12:
дано: 12*= 20736;
требуется определить: х
Решение: х • log 12 = Iog20736
x=log20736
Iogl2
Задача: по величине потенциала 1000 и по величине основного числа (базы)
10 определить показатель степени (экспоненту) х.
Постановка вопроса: Каким числом х надо потенцировать число 10, что-
чтобы получить число 1000.
Логарифмирование сводит процессы:
|f 300 3. Звук — зашита от шума
умножения к сложению:
деления к вычитанию:
потенцирования к умножению:
Скорость звука С. Скорость звука зависит:
IgB5-3) =
lgB5:3) = lg25-lg3
Ig253 = 3-lg25
• от материала, в котором распространяется звук
• от температуры этого материала
• от частоты
Чем выше температура материала тем лучше звукопроницаемость, так
как теплые молекулы более подвижны, чем холодные.
Для воздуха справедлива формула:
CL = 331,2 + 0,6 AT
CL— скорость звука в воздухе в зависимости от температуры
331,2 - скорость звука в воздухе при 0°С
AT— разница температур с (ГС
Примеры:
Скорость звука при — 20°С: Скорость звука при +20°С:
CL = 331,2 + 0,6 • (-20) CL = 331,2 + 0,6 • 20
CL = 319,2м/с CL = 343,2м/с
В общем случае:
С = 10
, здесь
Удинам ~~ динамический модуль упругости в МН/м2
р - плотность материала в кг/м3
Таблица 3.1. Скорость звука в различных материалах
Материал
Бетон
Легкий бетон
Стеновой кирпич
Силикатный камень
Гипсокартонные
плиты
Модуль
упругости
Ew№ut,MU/M1
48 • 103
4-Ю3
1 • 103....5 • 103
3 • 103....8 • 103
3-Ю3
Плотность
р,кг/м3
2400
1000
600....2000
600.... 1200
900
Скорость звука
С, м/с
4472
2000
1290....1580
2236....2580
1826
3.3. Основные понятия 301
Материал
Сталь
Стекло
Дерево
Песок
Модуль
упругости
208 • 103
52 • 103
7-103....15-103
0,02 • 1О3....О,2 • 103
Плотность
р,кг/м3
7800
2500
600
2000
Скорость звука
С, м/с
5164
4560
3416....5000
100....317
Длина волны Я. Звук распространяется волнообразно. Длина волны зави-
зависит:
• От величины расстояния распространения звука в воздухе
• От частоты
Длина волны может быть измерена:
• От максимума до максимума
• От нулевой точки до нулевой точки
Рис. 3.8. Длина волны Я
_ - Скоростьзвука в воздухе С
Длина волны Я ^-—j L, ЗДесь
А — амплитуда
/ — время (лат. tempora)
Если принять среднюю скорость звука в воздухе 343 м/с, то можно полу-
получить зависимую от частоты длину волны.
Интервал в одну октаву
I I I I I I I I I I I
FbIu 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 16000 32000
Лвм 10,9 5,44 2,74 1,37 0,69 0,34 0,17 0,0858 0,0429 0,0214 0,0107
Отсюда следует: Чем ниже частота, тем больше длина волны.
|(Г302 3. Звук — зашита от шума
Рис. 3.9. Длина волны Я
Длина волны Л^ Звуковые волны могут падать на строительную конструкцию
перпендикулярно или под углом. Падающие под углом звуковые волны вы-
вызывают в строительной конструкции большие волны изгибных колебаний,
чем те, чго соответствовали бы длине звуковых волн.
sin.
>, здесь
Ав - длина проекции волны на конструкции, м.
Если скорость распространения изгибных волн в перегородке и проек-
проекция длины волны одинаковы, то изгибные волны в стене будут иметь свою
максимальную амплитуду. Если это имеет место, то звукоизоляция ухудшит-
ухудшится. Коэффициент звукопередачи (=звукопроводность) при косом падении
звуковых волн всегда больше. Этот эффект называют эффектом волновых
совпадений.
Рис. 3.10. Длина волны Яв.
Граничная частота/^ в П*. Частота, при которой возникает волновое совпа-
совпадение, называется граничной частотой.
Она рассчитывается по формуле:
, здесь
d — толщина перегородки, м.
р - плотность строительного материала в кг/м\
/Гдинам - динамический модуль упругости в МН/м2.
3.3. Порог слышимости — болевой порог 303 J)J
Частота f [Гц]
Рис. 3.11. Граничная частота
Если звук падает на конструкцию под углом Р, то происходит волновое
совпадение. Граничная частота в этом случае определяется по формуле:
60
dsinj]
Граничная частота или частота волнового совпадения - это частота, при
которой длина волны воздушного шума соответствует длине волны свободных
колебаний перегородки, т.е. когда имеет место равенство:
Чем меньше подкоренное выражение в формулах, тем материал конст-
конструкции ценнее с точки зрения звукоизоляции.
Пример 1. Бетонная стена р = 2400кг/м3; d = 24см. Звук падает перпендику-
перпендикулярно.
_ 60 I 2400 _559Г
/gi" 0,24 V48-103 " ' Ц
Пример 2. Как и в примере 1, но звук падает под углом Р = 45°.
60 / 2400
/«¦ =
= 79Гц
Чем ниже граничная частота строительного материала, тем он более
ценен с точки зрения защиты от шума.
|Г304 3. Звук — зашита от шума
3.4. Порог слышимости - болевой порог
Болевой порог.
ок. 16000 Гц
/>0=20Н/м2
/0= 1Вт/м2
Порог слышимости
Частота ок. 16Гц
Звуковое давление ро= 2 • 10Н/м2 = 20дПа
Звуковая интенсивность /0 = 10~12 Вт/м2
Уровень звукового давления ?0=0дБ
Звуковое давление имеет
такую силу, что 30-летний
человек в нормальным
слухом может еще его вос-
воспринять. Так как lgl = 0,
то в качестве относитель-
относительной величины установим
ОдБ, который приняли за
порог слышимости.
ДБ
Lo= 120дБ
Звуковое явление
достигает такого
высокого уровня
звука, что мы вос-
воспринимаем его
давление или его
интенсивность
как болевое ощу-
ощущение.
63 250 1000 4000 16000 Гц
Рис. 3.12. Порог слышимости — болевой порог
Дано: Порог слышимости
Болевой порог
101g— =
/0
= 102Вт/м2
1 Вт/м2
10
12 =120дБ
Болевой порог имеет место при уровне звукового давления 120 дБ.
На следующем рисунке частоты по оси абсцисс нанесены в логарифми-
логарифмическом масштабе, т.е. удвоение частоты имеет место через равные проме-
промежутки на этой оси. Как видно из рисунка, порог слышимости, так же, как и
болевой порог наступают при различных уровнях звукового давления в за-
зависимости от частоты звука. Например звук, частотой 31,5 Гц начинает быть
слышимым при 53 дБ, тогда, как при частоте 2000 Гц — уже при 0 дБ. С
другой стороны звук будет восприниматься как болевое ощущение при его
частоте 31,5 Гц, если уровень звукового давления достигает 135 дБ, тогда,
как при частоте 2000 Гц это случится уже при 112 дБ.
3.5. Соотношение Фон — Децибел 305j)|
20 31 5 63
125 250 500 1000 2000 4000
8000 16000
Частота, Гц
Рис. 3.13. Уровень звука - уровень громкости*
Отсюда можно заключить, что низкие частоты воспринимаются лучше,
чем высокие.
Уровень громкости ZA. Уровни громкости даются в Фонах. Это величина, вы-
выражающая субъективное ощущение звукового явления, тогда, как Децибел
является физической величиной. Физическая величина уровня звука имеет
единицу Децибел (дБ). При частоте 1000 Гц Децибелы соответствуют Фо-
Фонам. Чтобы избежать понятия «Фон» уровни громкости оценивают как уров-
уровни звукового давления по шкале А шумомера (прибора, измеряющего уровни
звукового давления), и единица называется дБ (А). Таким образом физи-
физическая величина уровня звука измеряется в Децибелах (дБ).
Звук будет воспринят как в два раза более громкий, если уровень гром-
громкости (уровень звука) увеличить на 10 дБ (А).
3.5. Соотношение Фон - Децибел
Между фоном дБ (А) и Децибелом дБ существует следующая зависимость:
/< 100(№
Ухо становится все менее чувствительным. Оно воспринимает дБ больше,
чем фоны.
* В России это семейство кривых называется кривыми равной громкости.
3. Звук — зашита от шума
Пример:
/= 100 Гц
60дБ~52фон
Тогда как уровень громкости составляет 52 фона, что оценивает наше
ощущение шума, шумомер показывает уровень звука в 60 дБ.
/= 1000 Тц
Ухо воспринимает дБ = фон
Пример:
/= 1000 Гц
60 дБ ~ 60 фон
/> 1000 П*
Ухо становится все более чувствительным. Оно воспринимает дБ < фон.
Пример:
/= 5000 Гц
60 дБ - 65 фон
Если измерить уровень громкости в 65 фон шумомером, то он будет по-
показывать только 60 дБ, что означает, что наше ухо такие высокие частоты
воспринимает как более мешающие, чем более низкие частоты.
Звукоизоляция
Размерность Децибел (дБ) применяется не только для измерения интен-
интенсивности источников звука, но и для измерения звукоизоляции конструк-
конструкций. Если интенсивность звука на стороне приемника и на стороне источ-
источника относятся друг к другу как 1000:1, то звукоизоляция стены составит
30 дБ.
/2:/,= 1:10-
или по другому
12:1 = 1:1/103
/•/ = 1:1/1000
3.7. Виды шума 307J
Звукоизоляция, например, в 50 дБ означает, что в соседнее помещение
попадает 1/100000 (=10'5)
40 дБ - 1/10000 (=10-4) часть от той
энергии, которая падает на стену.
Пример
Источник
Интенсивность звука
/2= 1Вт/м2
Звукоизоляция
L = 101g—
'¦'«•if
L = 10 • lglO3
L = ЗОдБ
Приемник
Интенсив*
/,= 10^
ИЛИ
L = ЗБел
L = ЗОдБ
W308 3. Звук — зашита от шума
3.6. Шкала громкости
Фоны
| вдБ(Л)
Ощущения
Ступени I
ijjvmi-i I
\ i • j \ -- ! '
двигатель ракеты j
Начиная с 1-й ступени:
Начиная со 2-й ступени:
Могут иметь место:
3.7. Виды шума
психологическая реакция
физическая реакция
нервные расстройства
нарушение сна
повреждение слуха
нарушение кровообращения
нарушение сердечной деятельности
нарушение мозгового кровообращения
повреждение нервов позвоночного столба
желудочные расстройства
3.7. Виды шума
Виды первлвчш звука I
Воздушный шум
J „„__
Корпусный шум j
Передача воздушного шума
Передача корпусного шума
I
как особая форма корпусного шума
^ _ ,
\ Ударный шум
Передача ударного шума
Среда передачи воздушного шума - воздух.
Источники: разговор, музыка, радио, телевизор.
Действие: Источник приводит в колебательное движение частицы воз-
воздуха. Эти периодические колебания со своей стороны сообщают стене или
3. Звук — зашита от шума
перекрытию изгибные колебания, которые в свою очередь приводят части-
частицы воздуха в соседнем помещении в колебательное движение. Это создает
воздушный шум в соседнем помещении.
Среда передачи корпусного шума - твердые и жидкие материалы.
Источники: захлопование двери, щелканье выключателя, смыв воды в
туалете, шум потока в водопроводных трубах и в системе центрального ото-
отопления.
Действие: Стены или перекрытия за счет механического воздействия
приводятся в колебательное движение (изгибные колебания), которые в
свою очередь приводят в колебательное движение частицы воздуха в сосед-
соседнем помещении. Это создает воздушный шум в соседнем помещении.
Среда передачи ударного шума - твердые тела.
Источники: ходьба по перекрытиям (по полу).
Действие: Перекрытие при ходьбе приводится в колебательное движе-
движение (изгибные колебания). Оно приводит в колебательное движение части-
частицы воздуха над перекрытием и под ним. Кроме того, колебания передаются
лежащим сверху и снизу частям стен и могут восприниматься в виде воз-
воздушного шума в соседних помещениях.
Так как все три вида шума в конце концов воспринимаются ухом чело-
человека, то конечным видом действия в них является всегда воздушный шум.
3.8. Акустика
Акустика помещений занимается вопросами звукового воздействия на чело-
человека, находящегося в том же помещении, в котором возникает звук.
Акустика
_L
J_
Акустика помещений
Строительная акустика
При этом стремятся обеспечить слушателя во всех местах помещения по
возможности равномерным прямым звуком. Передача звука происходит ис-
исключительно по воздуху. Акустика помещений имеет значение для таких
помещений, как жилые помещения, помещения бюро, концертные залы,
конференц-залы, церкви, спортивные залы, залы многоцелевого назначе-
назначения. Для акустики помещений, т.е. действия звука на то помещение, в кото-
котором он возникает, особенно важно следующее:
3.8. Акустика
• Время реверберации.
• Возможности звукопоглощения поверхностями конструкций, такими,
как стены, потолки, полы, но также и меблировка помещений.
• Равномерное распространение и распределение звука для обеспечения
на каждом месте помещения одинаковой слышимости и понятности
посланного звукового сигнала (разговор, музыка) => поглотители, резо-
резонаторы.
Если эти все пункты оптимально решены, то посетитель или слушатель
не чувствует ни в одном месте помещения, что он оглушен звуком или он не
жалуется на недостаточную понятность (разборчивость) и четкость того, что
он хотел услышать.
Строительная акустика исследует проблему передачи звука в зданиях. Здесь
источник звука и воспринимающий звук человек находятся в разных поме-
помещениях. Передача звука происходит по воздуху (=> воздушный шум), а так-
также через строительные конструкции - через стены и перекрытия (корпус-
(корпусный шум, ударный шум).
3.8.1. Время реверберации Г
Время реверберации рассчитывается по формуле:
r=o,i63.ii>MeCb
Т— время реверберации в секундах (с)
V— объем помещений в м3
AQ — эквивалентная площадь звукопоглощения всех существующих в
помещении звукопоглотителей.
dB
120
100
80
60
лп
?0
0
г -
-a »•
- V-
T
- --
— -
Рис. 3.14. Протекание времени реверберации
j. звук — зашита от шума
Формула показывает, что время реверберации зависит как от величины
помещения, так и от эквивалентной площади звукопоглощения Ао
• Большой объем помещения => большое время реверберации
• Малый объем помещения => малое время реверберации*
Эквивалентную площадь звукопоглощения нельзя прямо задать. Ее нуж-
нужно получить через измеренное время реверберации и существующий объем
помещения. Время реверберации определяется с помощью специального
прибора.
Эквивалентная площадь звукопоглощения — это площадь, которая при
100% поглощения могла бы поглотить такой же звук, какой поглощают все
поверхности в помещении.
Величина эквивалентной площади звукопоглощения определяет впечат-
впечатление об акустике помещения.
• Большая величина AQ =ф малая звонкость => тупая, сухая акустика поме-
помещения
• Малая величина Ао => большая звонкость => объемное, полное звучание,
эхо, порхающее эхо.
Время реверберации получается в терцийных или октавных интервалах
для частот от 63 Гц до 8000 Гц.
Терцийные шаги (интервалы)
1ПППППППППППППППППГ
25 31,5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 80010001250
II II II II II
Октавные шаги (интервалы)
пi II м II м II II II ii м II—\г
1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 10000 12500 16000 20000
* В российской строительной акустике принято, что при а^ —A(/So6ai меньшем или рав-
равном 0,2 AQ =2аД + 1А + а^Д^; здесь ЕаД — сумма произведений коэффициентов
звукопоглощения а: отдельных поверхностей на их площади, м2; ZA - сумма эквивален-
эквивалентных площадей звукопоглощения зрителями и креслами, м2; а^ — средний коэффици-
коэффициент добавочного звукопоглощения, учитывающий звукопоглотители, фактически суще-
существующие в залах (осветительная арматура, воздушные полости, соединенные с основным
объемом зала, щели и трещины, вентиляционные решетки и др.); сгдоп = 0,08 — 0,09 при/
= 125Гц и 0,04 - 0,05 при/= 500 - 2000Гц. При аср > 0,2 время ревебрации рассчитывается
по формуле:
Г = 0,163„ ¦ Л я
3.8. Акустика
Рис. 3.15. Интервалы
Время ревебрации тем меньше:
• чем больше и лучше звукопоглощающие поверхности в помещении
• чем мягче и пористее поверхности строительных конструкций
=> звукопоглощение
=» твердые и гладкие поверхности конструкций повышают время ревер-
реверберации
=» материалы с открытыми порами лучше, чем с закрытыми
• чем более гибки поверхности конструкций
=> жесткие на изгиб конструкции имеют большее отражение звука, чем
гибкие
• чем более разбиты на отдельные участки поверхности стен и перекры-
перекрытий => геометрия помещений => разбитые на участки поверхности от-
отклоняют звук и рассеивают его равномерно по помещению =» геометри-
геометрическая пространственная акустика
• чем меньше объем помещения => в противном случае - эхо
Для концертных залов, помещений для докладов, лекционных залов,
классных комнат и т.п. оптимальное время реверберации имеет большое зна-
значение. Так в помещениях для докладов из-за требуемой четкой и разборчи-
разборчивой слышимости произносимых слов требуется малое время реверберации
, около 1 секунды. В концертных залах, напротив, вследствие требуемой пол-
полной и живой звуковой картины, необходимо обеспечить более высокие зна-
значения времени реверберации (от 1 до 2 секунд). Помещения с вокальными
представлениями и залы для камерной музыки требуют также обеспечения
больших значений времени реверберации, чтобы создать более полное
объемное звучание. В спортзалах и ландшафтных офисах из-за большой
шумовой нагрузки требуемое время реверберации составляет около 0,5 се-
секунды. Для жилых помещений DIN 52210 устанавливает время ревербера-
реверберации, равное 0,5 секунды.
В церквях такие большие значения времени реверберации имеют место
потому, что форма помещений в них (высокие помещения, гладкие прямые
стены), меблировка и отделка (почти нет поглотителей на полу, потолке и
стенах, например, нет занавесей, мягкой мебели, ковров) — не дают пред-
предпосылок для более низких значений времени реверберации. В многоцеле-
многоцелевых помещениях и, в первую очередь, в универсальных залах необходимо
Wb 14 3. Звук — зашита от шума
применять мобильные элементы, такие, как тяжелые занавески на окнах и,
если нужно, на стенах, а также изменяющиеся по высоте и углу поворота
регулируемые элементы потолка, которые имеют целью обеспечить соот-
соответствующее задаче время реверберации.
ТМ3.0
2.5
2,0
1,5
1,0
0,5
¦^
^-—
-
—
1
' 1
Рч——
^~
1—1
.
U—J
(?,
100
300 500 1000 2000
Ф Церкви
@ Залы для
оркестра
(D Оперные залы
© Залы для
докладов
(Ю Ландшафтные
бюро
5000 10000 50000
Объем помещения [м3]
Рис. 3.16. Время реверберации для разных помещений
3.8.2. Граничная частота
Толщина
ПЛИТЫ. ki.M
Сгротельно-акусгический диапазон частот
жесткие на изгиб!
50fi 1000 2000
Совпадающие частоты
Ф Бетон
: © Кладка
: ©Легкий
! бетон
© Гипс
i ©Стекло,
i аллюми-
; ний,
; сталь
i ©Фанера
| ©ДСП
: ©Свинец
Рис. 3.17. Совпадающие частоты плитных строительных материалов в зави-
зависимости от их толщины (частоты нанесены в логарифмическом масштабе)
3.9. Пути прхождения звука через конструкцию 315
Жесткие на изгиб
Строительные конструкции считаются жесткими на изгиб если их гра-
граничная частота составляет максимум 200 Гц.
Гибкие
В акустическом смысле плиты считаются гибкими, если их граничная
частота лежит выше 1800 Гц.
Граничная частота определяется по формуле:
_60
d — толщина плиты в м
р - плотность строительного материала в кг/м3
У "" динамический модуль упругости в МН/м2
Пример 1. Бетонная стена d = 30см
60 / 2400
^ 48 103 = 45ГЦ ^ жесткая на изгиб:/Сг
Пример 2. Стена из силикатного кирпича d = 24 см
60 / Ю00
r =rzrJ- 1Пз = ^^^ц =*жесткая наизгиб:/Сг< 200Гц
Пример 3. Стекло d = 4мм
/ог = шШш = 3289ГЦ =* ™бкая:/ог> 1800Гц
Пример 4. Гипсокартонная плита d = 10мм
Wb 16 3. Звук — зашита от шума
3.9. Пути прохождения звука через конструкцию
Пути, по которым звук проходит в направлении конструкции и в самой кон-
конструкции, весьма различны:
Пути
г
Отражение звука
Путь отражения звука
Вопрос: сколько посту-
поступающей на конструк-
конструкцию звуковой энергии
будет отброшено назад
в помещение?
Звукопоглощение
Путь поглощения
звука
Вопрос: сколько посту-
поступающей на конструк-
конструкцию звуковой энергии
будет поглощено ее по-
поверхностью?
Звукопередача через
конструкцию
Путь звукопередачи че-
через конструкцию
Вопрос: сколько падаю-
падающей энергии пройдет
через конструкцию?
3.9. Пути прхождения звука через конструкцию
3.9.1. Звукопоглощение
Звукопоглощение - это один из факторов, позволяющих создать приятную
акустику в помещении. При этом отделка поверхностей строительных кон-
конструкций имеет центральное значение, потому, что они являются непод-
неподвижными составными частями помещения. Также и мебель, занавеси, ков-
ковры, люди представляют собой звукопоглотители, которые, однако,
вследствие своего нестационарного характера в этом рассмотрении не уча-
участвуют.*
Чем больше звукопоглощение тем меньше шума в помещении, в кото-
котором находится источник звука.
Поглощение звука зависит от частоты и на практике выражается коэф-
коэффициентом звукопоглощения:
__ неотраженная звуковая энергия
1 падающая звуковая энергия
При полном отражении as= О
При полном поглощении as= 1
Коэффициент звукопоглощения as= 0,6 означает, что 60% падающей на
конструкцию звуковой энергии поглощается.
I
1,0 |
0,5-
V
Рис. 3.18. Коэффициент звукопоглощения
* В российской архитектурной акустике при расчете времени ревебрации исполь-
используется эквивалентная площадь звукопоглощения помещения, включающая как зву-
звукопоглощающие поверхности строительных конструкций, так и звукопоглощение
людей и мебели, а также добавочное звукопоглощение, создаваемое полостями,
отверстиями, осветительной арматурой, вентиляционными решетками и т.п.
W3 18 3. Звук — зашита от шума
Таблица 3.2. Коэффициент as различных отделок
№
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Материал отделки
Бетон неоштукатуренный
Кладка из глиняного и силикатного
кирпича, оштукатуренная
Кладка из глиняного кирпича
неоштукатуренная
Кладка из пемзобетонных камней,
неоштукатуренная
Дырчатые камни (HLz, KSL). Дырки
повернуты внутрь помещения, с 60
мм воздушной прослойкой перед
несущей кладкой:
прослойка пуста
прослойка заполнена мин. ватой
Минираловатные плиты 50мм,
р=100кг/м3
Минираловатные плиты 16мм,
р = 375кг/м3
20 см расстояние до перекрытия
Гипсокартонные плиты перфориро-
перфорированные
30 мм минераловолокнистое запол-
заполнение
20 см расстояние до перекрытия
ДВП — легкие d = 25 мм, жестко
связанные со стеной
Профильные доски шириной 100 мм
с 10 мм открытыми швами. Пустота
заполнена минеральноватными
плитами 20 мм толщиной:
при расстоянии до потолка 30 мм
при расстоянии до потолка 200 мм
Акустические плиты толщиной 2 см:
наклеенные на стену
на расстоянии 2 см (по обрешетке)
Ковролин 7 мм
Настенные ковры на расстоянии от
стены 50 мм
Занавеси (среднее значение)
Коэффициент звукопоглощения при
частотах в ГЦ
1 октава
125
0,01
0,01
0,16
0,15
0,15
0,30
0,40
0,40
0,05
0,10
0,40
0,05
0,10
0,05
0,10
0,05
250
0,01
0,01
0,13
0,40
0,06
0,63
0,60
0 4S
0,95
0,10
0,25
0,70
0,15
0,20
0,05
0,40
0,10
1 октава
500
0,02
0,02
0,15
0,60
0,12
0,44
1,0
0,60
0,90
0,50
0,80
0,50
0,55
0,85
0,15
0,90
0,25
1000
0,02
0,02
0,11
0,60
0,20
0,44
1,0
0 65
0,70
0,75
0,70
0,40
0,50
1,0
0,30
0,80
0,30
1 октава
2000
0,02
0,03
0,13
0,60
0,13
0,40
1,0
0 85
0,70
0,60
0,30
0,35
1,0
1,0
0,50
0,90
0,40
4000
0,03
0,04
0,14
0,60
0,10
0,70
1,0
0,85
0,60
0,70
0,40
0,30
1,0
1,0
0,60
0,90
0,50
3.9. Пути прхождения звука через конструкцию 319%
3.9.2. Звукопоглотители
Звукопоглотители
Служат для того, чтобы сократить
время ревебрации ¦
Резонансные поглотители
Пористые поглотители
С точки зрения физики они представляют собой сис-
систему масса — пружина. В качестве колеблющейся мас-
массы работает отделка плиты, в качестве пружины - воз-
воздушная прослойка.
i ,
J ,
! Плитные поглотители
Перфорированные
поглотители
¦J
Пористые поглотители
Конструкция:
Упруго-подвешенные Упруго-подвешенные Упруго-подвешенные или
плиты с закрытой повер- плиты с перфорирован- наклеенные (нанесенные)
хностью. ной поверхностью, с шли- непосредственно на конст-
цевыми или открытыми рукцию материалы с пори-
швами. стой поверхностью.
Плитные поглотители
Перфорированные
поглотители
Пористые поглотители
Отделка из гипсокартон- Отделка из досок с про- Люди, занавески, ковровые
ных плит (G-KPL)
ДВП фанерные листы
филированными кайма- покрытия пола,
ми, шлицевые плиты, ковры,пенопластовыеаку-
перфорированные гипсо- стические плиты, минера-
картонные плиты, панели ловатные плиты, древесно-
из легкого металла, тяже- волокнистые легкие
лая мягкая мебель. плиты, мягко-волокнистые
перфорированные плиты,
пористая грубая штукатур-
Поглощают
преимущественно
низкие частоты
Поглощают
преимущественно
средние частоты
Преимущественно
для поглощения
высоких частот
W320 3. Звук — зашита от шума
Резонансные поглотители. Если положить в пустое пространство волокнис-
волокнистый изоляционный материал, то можно еще больше увеличить эффект по-
поглощения. Необходимо, однако, следить за тем, чтобы изоляционный мате-
материал не мешал колебаниям отделочной плиты. Воздушный промежуток не
должен быть слишком малым, так как в противном случае пружинящее дей-
действие воздушной подушки пропадает (мин. 50мм). В концертных залах плит-
плитные поглотители воспринимают низкие частоты, тогда как люди и кресла вос-
воспринимают и поглощают высокие и средние частоты. Влияние поглощения
звука людьми может быть различным и, поэтому, часто непредсказуемым, так
как заполнение зала - сколько мест занято, где эти люди сидят в зале, т.е.
впереди, сзади, в середине, группами; время года (зима - шерстяная одежда;
лето — легкая одежда) — могут быть очень разными.
Эту непредсказуемость пробуют учитывать тем, что нижнюю сторону
откидных кресел устраивают перфорированной с текстильной обивкой. Это
позволяет компенсировать недостаточную заполненность зрителями зала.
Иногда для этой цели в потолке устраивают выдвижные, регулируемые па-
панели с дополнительными поглотителями.
Подвесные поглотители значительно более эффективны, чем такие, кото-
которые непосредственно укреплены на стенах. В случае укрепленных на ог-
ограждающих поверхностях поглотителей улучшается только звукопоглоще-
звукопоглощение, но не обеспечивается снижение уровня звука. Пористые поглотители
только тогда действуют эффективно, когда они имеют открытые поры. Мате-
Материалы с закрытой пористой структурой, как например полистирольный
пенопласт, не подходят для звукопоглотителей. Величина, количество и рас-
распределение (равномерное — неравномерное) пор, а также сечение и связь
между порами являются определяющими для коэффициента звукопогло-
звукопоглощения.
3.9.3. Отражение звука
Тогда, как звукопоглотители служат для снижения времени ревебрации, от-
отражатели звука имеют задачу с помощью своей геометрической формы обес-
обеспечить возможно более благоприятную и равномерную прямую передачу зву-
звука. Отражатели звука необходимы особенно в больших помещениях, так как
с увеличивающимся расстоянием от источника интенсивность звука снижа-
снижается. Это снижение интенсивности прямого звука должно компенсировать-
компенсироваться, особенно в задних частях зала, специально создаваемыми звуковыми от-
отражателями. Отражатели должны по возможности быть расположены за
источником звука, но также и на определенном расстоянии от него; однако
вследствие эффекта эхо они никогда не должны располагаться в задних час-
частях помещения. На задних стенках и потолке больших помещений должны
3.10. Звукоизоляция строительных конструкций 32ll|
располагаться звукопоглотители и, иногда, рассеиватели звука — диффузо-
диффузоры. Рассеиватели звука выпуклые. Это, как правило, выгнутые наружу пли-
плиты, которые рассеивают звук по всем направлениям.
Если отраженный звук попадает в пределах 0,05 секунды от источника к
приемнику, то его действие позитивно. Если разница по времени между по-
посылкой звука источником и приемом звука больше, чем 0,05 секунды, т.е.
отраженный звук будет воспринят позже, чем прямой, то говорят о нали-
наличии эхо.
Отражение звука может быть организовано геометрией зала в разрезе и
плане, а также с помощью дополнительных акустических отражателей.
Отражение за счет геометрии зала:
• Стены и поверхности потолка, разбитые на отдельные участки; выпук-
выпуклые (=вовнутрь) искривленные поверхности потолка или частей потол-
потолка (действуют как рассеиватели звука).
• Превышение по высоте задних мест перед передними наряду с улучшением
видимости улучшают обеспечение зрителей прямым звуком.
XtJjJjJJJ
неправильно
Рис. 3.19. Неправильное отражение
Рис. 3.20. Высокая акустическая эффективность частой разбивки потолка в
зале на отдельные участки
|f 322 3. Звук — зашита от шума
неправильное правильное
Рис. 3.21. Отражение от потолка
правильное
MlllMll
al b) с) тт
Рис. 3.22. Полезные отражения для задней части помещения
3.10. Звукоизоляция строительных конструкций
3.10.1. Изоляция от воздушного шума
При изоляции от воздушного шума в основном влияние оказывает то, на-
насколько трудно падающей на конструкцию звуковой энергии привести ее в
колебательное движение.
Звукоизоляция конструкции с одним жестким слоем зависит от:
• поверхностной массы в кг/м2
• изгибной жесткости, т.е. насколько жесток или гибок материал
• частоты звука (= количество колебаний в секунду)
• косвенной передачи звука через фланкирующие конструкции, такие, как
перекрытия, стены.
• неплотностей, например, открытые швы
В понятии «звукоизоляция» следует различать две величины:
Rw: Звукоизоляция без учета фланкирующих конструкций, таких, как про-
продольные стены, перекрытия, полы (= величина, полученная для стены
при испытаниях в лаборатории).
Я\: Звукоизоляция конструкции с учетом фланкирующих конструкций по
передаче звука вдоль фланкирующих боковых стен, перекрытия, пола
=> строительная звукоизоляция.
Для того, чтобы получить представление о достигаемой величине звуко-
звукоизоляции, можно использовать следующие субъективные звуковые ощуще-
ощущения в соседнем помещении:
3.10. Звукоизоляция строительных конструкций 323jf
Таблица 3.3. Оцененная величина звукоизоляции R\ и слышимость разговора и при-
приборов
В помещении
с источником
Нормальный разговор
Нормальный разговор
Громкий разговор:
радио, телевизор
нормальной громкости
Громкий разговор:
радио, телевизор
нормальной громкости
Нормальный разговор:
радио, телевизор,
установленные на
большую громкость
Громкий разговор:
радио, телевизор
большой громкости
В помещении
с приемником
Хорошо понятный
Еле слышный
Неразборчивый
Хорошо понятно
Слабо слышимый
Слабо слышимы
Не слышен
Еще еле слышен
Не слышен
Не слышен
Требуемая величина
звукоизоляции Я'„,в дБ
при базовом шуме в помещении
с приемником в 30 дБ
35
40
45
45
50
50
55
55
60
60
При базовом шуме в 20 дБ (А) в комнате с приемником значения звукоизоляции
повышаются на 10 дБ (А).
Величину звукоизоляции от воздушного шума можно выразить логариф-
логарифмическим отношением мощности звука, интенсивности звука или звуко-
звуковой энергии в помещении с источником и в помещении с приемником.
- здесь
Р — мощность звука
/— интенсивность звука
Е — звуковая энергия
Индексы:
S - помещение с источником звука
Е - помещение с приемником звука
|Г324 3. Звук — зашита от шума
На практике преобладающим является тот метод, когда в помещении с
источником, также как и в помещении с приемником измеряется звук, а в
помещении с приемником еще дополнительно измеряется время ревербе-
реверберации.
Если звукоизоляция конструкции определяется через уровень звука, то
используется формула:
Л; = Ls - LE +10- lg—, здесь
А
Ls— уровень звука в комнате с источником
ZE- уровень звука в комнате с приемником, в обоих случаях в зависимости
от частоты
А — исследуемая площадь стен
Ао — эквивалентная площадь звукопоглощения
Площадь плоскости, разделяющей помещения с источником и с прием-
приемником обозначается А, эквивалентная площадь звукопоглощения Ао, напро-
напротив, выражает, как велика должна была бы быть сумма площадей всех огра-
ограничивающих помещение поверхностей, если бы они имели коэффициент
звукопоглощения 100%. Эквивалент одновременно обозначает, что только
расчетно-существующая меньшая величина Аос коэффициентом звукопог-
звукопоглощения 100% соответствует действительно существующей разграничива-
разграничивающей помещения большей величине А.
Так как на практике эквивалентная площадь звукопоглощения Аоне мо-
может быть прямо определена, ее необходимо определять по формуле:
Т = 0,163-?-;Л= 0,163^ здеСЬ
Aq 1
V— объем помещения с приемником в м3
Т— время ревебрации в помещении с приемником в секундах
Пример:
Оцениваемая стена: А— 18 м2
Объем помещения с приемником: V= 80 м3
Время ревебрации: Т = 0,8 с
Измеренные уровни звука в помещениях с источником и с приемником
в зависимости от частоты:
3.10. Звукоизоляция строительных конструкций
Частота (Гц)
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 2150
В помещ. с источником в дБ
90 92 91 91 91 92 89 90 89 89 89 88 88 88 87 86
В помещ. с приемником в дБ
54 52 52 53 53 51 52 51 50 48 47 45 43 42 37 32
Решение:
Это число означает, что плоскость 16,3 м2 с коэффициентом звукопогло-
звукопоглощения, равным 1,0 (=100%) поглощает столько же звука, как и существую-
существующие поверхности помещения (стены, перекрытия, пол).
Кдоо=9ОдО-54д4+О,4д,
Поправочный коэффициент 10 • \%А/А0 показывает, что он так мал, что
его можно было бы не учитывать. Это основано на том, что при малых объе-
объемах помещений время ревебрашш очень мало, а так как оно стоит в знаме-
знаменателе, то получается относительно большая величина эквивалентной пло-
площади звукопоглощения Ао.
Д;125 = 92дБ - 52 + 0,4дБ R'wm = 90дБ - 51 + 0,4дБ
Л'чм = 91дБ - 52 + 0,4дБ R'4m = 89дБ - 50 + 0,4дБ
Л'Ш00 = 38,4дБ
Rl4m = 91дБ - 53 + 0,4дБ Л;ш = 89дБ - 48 + 0,4
Б Л'№800 = 41,4дБ
- 53 + 0,4дБ Л'№1000 = 89дБ - 47 + 0,4дБ
-51+ 0,4дБ R' „,. = 88дБ -.45 + 0,4дБ
R *4оо= 89дБ - 52 + 0-4ДБ К ,600= 88ДБ - 43
Л;; 4
3. Звук — зашита от шума
3.10.2. Расчетный метод получения величины
звукоизоляции по вышеприведенному примеру
На практике величина звукоизоляции - это всегда одно число. Это одно
отдельное число получается следующим образом.
Величины звукоизоляции для всех частот суммируются и делятся на об-
общее число частот. При этом величины первой и последней частоты делятся
пополам, а сумма делится на 15 (число интервалов соответствует сумме ко-
коэффициентов).
Фактор
i?'wl00 = 36,<
R W125 =
^W160 =
Л' ' —
Л W.200
Л' —
""¦ W.250
^W315 =
Л' ' —
л W.400
Л' —
л W.500
Л' —
14 W.630
Л' —
^ W.800
Л' —
^WJOOO
"^ W.1250 —
^W,2000 =
Л' —
"*Y W.2500
Лг =54.
4дБ:2= 18,2дБ
40,4дБ
39,4дБ
38,4дБ
38,4дБ
41,4дБ
37,4дБ
39,4дБ
39,4дБ
41,4дБ
42,4дБ
43,4дБ
45,4дБ
46,4дБ
50,4дБ
,4дБ: 2 = 27,2дБ
Z629:15
41,9дБ
=>Д' =42дБ
0,5
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0,5
3.10.3. Графический метод определения звукоизоляции
В графическом методе определения звукоизоляции относительная кривая
смещается таким образом, чтобы средняя величина превышений смещенной
относительной кривой относительно измеренной кривой составляла бы не
более 2 дБ. Оцененная величина звукоизоляции считывается со смещенной
относительной кривой при частоте 500 Гц.
3.10. Звукоизоляция строительных конструкций 327
Частота
400
500
630
800
1000
1250
1600
Измеренная
кривая
ДБ
37
39
39
41
42
43
45
Смещенная
относительная
кривая
ДБ
41
42
43
44
45
46
47
Разница
дБ
4
3
4
3
3
3
2
222:15 = 1,5
Чем выше значение /Tw, тем лучше звукоизоляция конструкции.
Если разделить сумму всех разностей на число терций от ЮОГц до 3150Гц,
то получается средняя величина, которая не должна быть больше 2дБ.
Средняя величина всех превышений составляет, таким образом, 1,5дБ.
При частоте 500Гц смещенная кривая показывает 42дБ (см. рис. 3.23). Та-
Таким образом величина звукоизоляции составляет 42дБ.
3.10.4. Определение величины звукоизоляции
в октавных интервалах
Не всегда имеются в наличии шумомеры, которые в состоянии измерять
уровень шума при частотах с шагами в размере терций. Если имеется при-
прибор, который может измерять уровни шума в октавных интервалах, то с его
помощью можно получить также приемлемые результаты. Как, например,
в нашем примере.
Расчетный метод:
^W125 = 40>4ДБ '• 2 =
^ W2S0 =
R W500 =
D' ' _
л W.1000
Л' „^ = 46,4^: 2 =
Фактор
20,2дБ
38,4дБ
39,4дБ
42,4дБ
23,2дБ
0,5
1
1
1
0,5
Z 163,6:4 = 40,9дБ
Звукоизоляция составляет 41 дБ.
J. Звук — зашита от шума
3.10.5. Графический метод для определения величины
звукоизоляции
В графическом методе несмотря на отсутствие измеренных значений зву-
звукоизоляции с интервалами по терциям имеется возможность взягъ эти зна-
значения по графикам. Точность при этом будет снижена весьма незначитель-
незначительно.
Среднее отрицательное расхождение составляет около 1,5 < 2дБ. Оце-
Оцененная величина звукоизоляции будет прочитана на смещенной кривой при
частоте 500Гц. Она равна 41дБ.
Частота
п*
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
Измеренная
кривая
ДБ
37
38
39
40
41
42
43
45
Смещенная
относительная
кривая
ДБ
40
41
42
43
44
45
46
47
Разница
ДБ
3
3
3
3
3
3
3
2
2 23:15 = 1,5
Частота Гц
100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 2000 2500 3150
Отн. вел. дБ
33 36 39 42 45 48 51 52 53 54 55 56 56 56 56
Относительная кривая имеет такой вид потому, что наше ухо более чув-
чувствительно только к более высоким частотам и ощущает их более мешаю-
мешающими, чем низкие частоты. Поэтому для более высоких частот ставятся бо-
более высокие требования к звукоизоляции.
Сравнение обеих измеренных кривых (рис. 3.23 и 3.24) показывает, что
в нормальном случае неважно, могут ли измеренные значения быть полу-
получены на приборе с терцийным фильтром или только с октавным фильтром.
3.11. Определение оцененной величины звукоизоляции 329
Ф Измеренная кривая
® Относительная (стандартная)
кривая
© Смещенная относительная
кривая
g 125 250 800 1000 2000 Гц"
Ф 100 200 ЛЬ 400 630 800 12ЫЛ600 2Ь00 '
Ш 31Ь0
Рис. 3.23. Измеренная кривая в терцийных интервалах
Ф Измеренная кривая
Ф Относительная (стандартная)
кривая
(D Смещенная относительная
кривая
| 125 250 500 1000 2000 Гц'
ф 1GG ?00 110 400 030 800 1?г}0ШШ1 »0О '
Ш 31»,0
Рис. 3.24. Измеренная кривая в октавных интервалах
3. Звук — зашита от шума
3.11. Определение оцененной величины
звукоизоляции перед возведением сооружения
Описанными методами можно определить величину звукоизоляции только
при следующих предпосылках:
1. Строительная конструкция должна уже быть построена на готовом объек-
объекте.
2. Необходимо иметь шумомер с по меньшей мере октавным фильтром.
В большинстве случаев заказчик хочет еще до возведения сооружения
знать, каковы величины звукоизоляции различных конструкций в его доме.
Так как известно, что для изоляции от воздушного шума определяющим
фактором является поверхностная масса (т.е. масса стены или перекрытия
в кг на м2), то графические и расчетные методы ориентируются на поверх-
поверхностную массу.
3.11.1. Графические методы
Для определения оцененной величины звукоизоляции служит диаграмма,
приведенная на рис. 3.25.
Диаграмма показывает, что оцененная величина звукоизоляции:
• при удвоении поверхностной массы прибавляется примерно на 7дБ
• дерево и материалы на основе древесины при возрастании массы с 4 кг/
м2 до 20кг/м2 практически не дают увеличения звукоизоляции
• бетон и кладка, но также и гипс и стекло при увеличении массы с 6 кг/м2
до 40кг/м2 практически не дают увеличения звукоизоляции.
Причина заключается в том, что за счет косо падающих на конструкцию
звуковых волн длина звуковых волн совпадает с длиной волны собствен-
собственных изгибных колебаний конструкции (волновые совпадения). Если обе
длины волны одинаковы, то звук беспрепятственно пройдет через конст-
конструкцию. Звукоизолирующее действие будет равно нулю. Соответствующую
частоту называют граничной частотой/Ог.
Граничная частота зависит:
• от отношения поверхностной массы (кг/м2) к изгибной жесткости кон-
конструкции
Изгибная жесткость зависит:
• от вида материала =» бетон более жесток на изгиб, чем дерево
• от толщины плиты => чем толще плита, тем она более жесткая на изгиб
3.11. Определение оцененной величины звукоизоляции 331
Оцененная величина звукоизоляции f?'w конструкции в зависимости
от поверхностной массы (кг/м2)
дБ
80
70
50
40
30
20
10
Р
• •
{2)
I D)^
| I
Л
2 3 4 5 6 7 8 10 20 30 40 50 70 100 200 300 500 700 1000 к г /
М2
0 Максимальные значения для конструкций с двумя плотными слоями с демп-
демпфированием за счет воздушной прослойки.
B) По закону массы для однослойной плиты (только для свинцового листа и ре-
резины возможно)
Ф Дерево и деревянные материалы в однослойной конструкции
© Кирпичная кладка, бетон, гипс, стекло в однослойной конструкции
Рис. 3.25. Величина звукоизоляции в зависимости от массы
Диаграмма далее показывает следующее:
Бетонные стены, бетонные перекрытия, кладка, а также строительные
материалы из стекла и гипса дают хорошие и постоянно растущие величины
звукоизоляции только начиная с поверхностной массы в 50 кг/м2 и выше. Для
бетона и кладки это - абсолютная закономерность. Плиты из дерева и дре-
древесных материалов дают заметные результаты при поверхностной массе на-
начиная с 20 кг/и2 и выше.
Диаграмма показывает также, что однослойные стены с точки зрения зву-
звукоизоляции часто подходят к своей границе, если надо обеспечить величину
звукоизоляции в 55дБ и выше и при этом не хотят делать стены толщиной
|f 332 3. Звук — зашита от шума
49см и более. Такие толстые стены невыгодны ни по статическим соображе-
соображениям, ни по соображениям теплонакопления. В то же время они отбирают
большую часть полезной площади зданий.
Пример 1.
Дерево (ель); d = 60мм; р = 600 кг/м2
=> т' = 600 кг/м2 • 0,06м = 36 кг/м2
Пример 2.
Требуется: iTw= бОдБ (чтобы не было слышно громкого радио и телевизора)
По диаграмме для этого надо иметь поверхностную массу стены в 800кг/м2.
В качестве плотности материала стены для каменных стен принимаем зна-
значения по табл. 3.4. Бетон и железобетон в шумозащите принимается плот-
плотностью 2300кг/м2.
Решение:
Это достигается при использовании:
Бетона Кладки из силикатного кирпича
р = 2300кг/м2 р = 1800 кг/м2
m'=d-p m'=dmp
800кг/м2 = d • 2300кг/м2 800кг/м2 = d • 1720кг/м2
=> d = 34см d = 46см
=>d=49cu
Кирпичной кладки Кладки из легкого
многощелевого кирпича
р = 1400кг/м2 р = 820кг/м2
m'=d-p m'=d-p
800кг/м2 = d • 1400кг/м2 800кг/м2 = d • 820кг/м2
=>d= 61,6см =></ = 97см
Из газобетонных блоков Из легкобетонных камней
р = 400кг/м2 р = 1000 кг/м2
m'=d-p m'=d-p
800кг/м2 = d • 460 кг/м2 800кг/м2 = d • 1000 кг/м2
d= 1,74м J=80cm
=»cf= 1,84м =>?/= 86,5см
Как показывают расчеты такие величины звукоизоляции могут быть до-
достигнуты только с применением тяжелых материалов и соответствующей
толщины конструкции. Если необходимо обеспечить звукоизоляцию в 55дБ
и более, то это возможно сделать целесообразно только с применением мно-
многослойных конструкций.
3.11. Определение оцененной величины звукоизоляции 333jj|
3.11.2. Расчетное определение оцененной величины
звукоизоляции
3.11.2.1 Однослойные стены без отверстий, таких, как двери и
окна
Величина звукоизоляции таких конструкций может быть приближенно рас-
рассчитана по формуле:
*;«25-lg—-12дБ
т0
R'w— оцененная величина звукоизоляции при учете косвенных путей рас-
распространения звука через фланкирующие конструкции, такие, как
продольные стены, перекрытия, пол, если эти конструкции имеют
поверхностную массу не менее 300 кг/м2.
т' — поверхностная масса в кг/м2
т0 —
относительная поверхностная масса 1 кг/м2
Пример 1.
Дано:
/я'= 100кг/м2
/иг=200кг/м2
/я'=400кг/м2
/я'=800кг/м2
т'= 1600кг/м2
R' =53дБ
?'w=25-lgl600-
Расчет показывает, что оцененная величина звукоизоляции при удвое-
удвоении поверхностной массы увеличивается каждый раз на 7,5 дБ.
Далее из расчета следует, что поверхностная масса должна составлять по
меньшей мере 400кг/м2 для того, чтобы удовлетворить требования DIN к
межквартирным стенам (см. нормы D1N стр. 211).
'334 3. Звук — зашита от шума
Пример 2.
Дано: стены состоят из: бетона, силикатных камней, легких пустотелых кир-
кирпичей, газобетона.
Найти: оцененную величину звукоизоляции /Tw.
Бетон
р = 2,4кг/дм3
я' = 2300кг/м3
•0,П5м
Силикатный Легкий
камень многодырчатый
кирпич
р = 1,8кг/дм3 р = 0,8кг/дм3
</ = 11,5см
/я'=1720кг/м3
•0,115м
я' = 820кг/м3
•0,115м
т' = 264,5кг/м3 т'= 197,8кг/м3 /я'= 94,3кг/м3
/Tw = 25 • Ig264,5 /Tw = 25 • Igl97,8 /?'w = 25 • Ig94,3
-12дБ
w
-12дБ
w
-12дБ
d — 24см
Газобетон
р = 0,5кг/дм3
/я' = 550кг/м3
•0,115м
/я'=63,2кг/м3
w
-12дБ
/я' = 2300кг/м3
• 0,24м
т'=552кг/м3
-12дБ
/и'=1720кг/м3
• 0,24м
т'=412,8кг/м3
w
-12дБ
?' = 820кг/м3 /и' = 550кг/м3
• 0,24м • 0,24м
i'= 196,8кг/м3 т'= 132кг/м3
/Tw=25-lgl96,8 *'w = 25
- 12дБ - 12дБ
d- 36,5см
т' = 2300кг/м3 т' = 1720кг/м3 т' = 820кг/м3 т'
•0,365м -0,365м -0,365м -0,365м
/я'= 839,5кг/м3 т'= 627,8кг/м3 /и'= 299,3кг/м3 /я'= 200,7кг/м3
R'v = 25 • Ig839,5 R'w = 25 • Ig627,8 7?'w=25 • Ig299,3 ^'w = 25 • lg200,7
-12дБ -12дБ -12дБ - 12дБ
Если требуется чтобы громкое радио или громкий телевизор не были
слышны через стену, то необходимо, чтобы стена из бетона или силикатных
камней имела бы толщину 36,5 см.
Пример 3.
Дано: толщина стены 30см
Требуемая /Tw = 57дБ
Требуется определить: материал и его плотность
3.11. Определение оцененной величины звукоизоляции 335
Решение:
57дБ= 25-\%т'
\gm'= 69/25
lg/w'=2,76
=>/w'=102-76
/я'=574,4кг/м2
m'=dm р
575,4кг/м2 = О,ЗОаи • р
р=1918кг/м3
Возможные материалы: бетон, клинкерный кирпич, известково-песча-
ные камни, доменные камни с р = 2,0кг/дм3
Пример 4.
Дано: плотность стены 1600кг/м3
Требуется обеспечить перегородку по DIN 4109 с R'^= 53дБ
Требуется определить: толщину стены
Решение:
53дБ
lgm'= 65/25
lg/n'=2,6
=>/и'=102'6
/я'=398,1кг/м2
т'= d- p
</ = 0,249кг/м3
Следует возвести: стену d = 24см, оштукатуренную с обеих сторон.
Пример 5.
Требуется обеспечить: R'^= бОдБ
Требуется определить: материал, его плотность, толщину стены d
Решение:
60дБ= 25-1ёт'-12дБ
25-lgw'=72
JO 36 3. Звук - зашита от шума
\gm'= 72/25
=>/и'=102-88
/я'=758,6кг/м2
Выполнение:
1. Бетонная стена: m'=d- p
758,6кг/м2 = </-2300кг/м3
d = 0,33м = 33см
2. Известково-песчаные камни, доменные камни (из доменного шлака):
клинкер с р = 2000кг/м3
d = 0,379м = 36,5см с обеих сторон оштукатуренная
3.11.2.2. Однослойные стены с отверстиями, такими как
двери, окна
Так как каждая комната имеет по меньшей мере одну дверь и в большин-
большинстве случаев также и окна, особое значение имеет учет этих проемов при
определении общей величины звукоизоляции конструкции. Двери и окна в
стене представляют собой самые слабые места в стене, причем главное вни-
внимание уделяется внутренним стенам с дверьми, так как мешающие шумы
изнутри дома в значительной степени влияют на самочувствие жителей. В
домах, граничащих с улицами с интенсивным движением звукоизоляция
окон, как наиболее слабых мест на фасаде - играет решающую роль.
3.11.2.3. Графический метод определения общей величины
звукоизоляции сочетания конструкций
Графический метод позволяет относительно быстро оценить общую вели-
величину звукоизоляции стены с проемами, такими, как двери и окна.
Пример 1.
Дано:
Звукоизоляция стены /Tw= 44дБ
Звукоизоляция двери В^ = 27дБ
Площадь стены, включая дверь А^+Т = 30м2
Площадь двери Aj = 2,0м2
Требуется определить: величину звукоизоляции стены, включая дверь Ro6m
3.11. Определение оцененной величины звукоизоляции 337JJ)
25'
20
15
10
5
л
-RT
dB
J
I
A
/
/
/
/
/
/
/
-
у
7\
j
1 i
1
/
f
/
/i2
/
у
A
/\
j
J
/
A
A
/ !
У
1 /
/
A
f ,
i
/
~*~~/\
X
T 4
J
/
J
I
+ 1
у
/\
?
I
у
У
/
/
J/
/
1/'
л
/il
/ II
У
1 1
1 /
лУ
1
:
!l
/
1.
Ages
2 3 4 5 10 15 30 50 100^ AT
12 20 40
Рис. 3.26. Диаграмма для определения величины звукоизоляции конструк-
конструкций с проемами
Решение:
Отношение
30м
:
, _
Разница в звукоизоляции
Стена-дверь
n» n
/<w""/cr
44дБ - 27дБ = 17дБ
отсюда следует по диаграмме
|Г338 3. Звук — зашита от шума
Если считать, что R'^ = 44дБ, то следует:
Добщ = R'w - 6дБ = 44дБ - 6дБ = 38дБ
Пример 2.
Требуется, чтобы /?общ = 46дБ
Рассчитано: R'w = 53дБ
Существующая площадь А^+Т = 40м2
Существующая площадь Ат = 2,0м2
Требуется определить: 7^.
Решение:
отсюда следует по диаграмме
Если подставить /?'w= 53дБ, то получим:
53дБ-Лг=19дБ
Лг=34дБ
3.11.2.4. Расчетный метод определения общей величины
звукоизоляции R,
оощ
Общая величина звукоизоляции стены с дверью или окном рассчитывается
по формуле:
10 ю -1
/?'w- звукоизоляция стены
Rj - звукоизоляция двери
Aw+J — площадь стены, включая дверь или окно
АТ - площадь двери или окна
Пример 1.
Стена с дверью
Дано: R 'w = 55д Б /4W+T = 25м2
Лг=26дБ АТ = 2ы2
Требуется определить: R^
3.11. Определение оцененной величины звукоизоляции 339jjj
Решение:
R^ =55дБ-10-Ы1+^
Л^ = 55дБ - 10 • Ig64,47
Ло6щ=55дБ-18,09дБ
Пример 2.
Дано: Стена из HLz
р = 0,8кг/дм3
flf = 24см
Площадь стены, включая дверь 32м2
Площадь двери 2,5м2
Звукоизоляция двери ЗОдБ
Требуется определить: Общую величину звукоизоляции стены, включая
дверь
Решение:
/и'= d" р
т'= 0,24м • 820кг/м3 = 196,8кг/м2
'„ = 25 • Igl96,8 - 12дБ = 45дБ
Av+T
10 10 -1
10~-
ЦТ340 3. Звук — зашита от шума
2,5м2
2м2
•30,б|
R. =45flB-10-lg3,39
Я. =45дБ-10-0,53дБ
Требуемая величина звукоизоляции двери (окна) рассчитывается по фор-
формуле:
^.^ | ]
10 10 -1+1
р = 1,8кг/дм3
d = 24см
Пример 3.
Дано:
Имеем: стена
Требуется определить: Л,.
Решение:
m' = d • р
т'= 0,24м • 1720кг/м3 = 412,8кг/м2
25 • Ig412,8 - 12дБ = 53дБ
^410 10 -1+1
АТ
2д«2
ЫдБ-42дЬ
10~ 10 -
= 53дБ - 10 • lgl7,5A0'-' - 1) + 1]
. = 53дБ-10-1887,9
= 53дБ - 10 • 1,94дБ = ЗЗ.бдБ = 34дБ
3.11. Определение оцененной величины звукоизоляции 34lj5)
3.11.2.5. Краткая форма расчета звукоизоляции соединенных
конструкций
В большинстве случаев площадь стены по сравнению с площадью двери
очень велика, также и звукоизоляция стены велика по сравнению со звуко-
звукоизоляцией двери.
Если справедливо:
л;» л,
;
тогда величину оцененной звукоизоляции можно рассчитать по формуле:
R'w — RT=Z минимум 15 дБ, т.е. звукоизоляция стены должна минимум на
15дБ быть выше, чем звукоизоляция двери.
Площадь стены, включая дверь должна быть минимум в 10 раз больше,
чем площадь двери.
По примеру 1:
Условие: /*'w - Д,. = 55дБ - 26дБ = 29дБ > 15
>4W+T: АТ = 25м2: 2м2 = 12,5 :1 > 10
Добщ = 26дБ + 10 • 1ё25м2/2м2
Добщ=26дБ+10-1212,5
Добщ=26дБ+10-1,10
Лобщ=26дБ+11дБ
Лобщ
Расчет по примеру 2 в краткой форме:
Условие: R'^ » RT выполняется: 45дБ - ЗОдБ = 15дБ
Aw+T :АТ> 10: 1 выполняется: 32м2: 2,5м2 = 12,8 :1
R^ = ЗОдБ + 10 • 1832м2/2,5м2
Ло6ш=30дБ+10-1§12,8
10 * ЫдБ = ЗОдБ + ПдБ = 41дБ
|Г342 3. Звук — зашита от шума
Определение величины звукоизоляции двери по примеру 3 в краткой
форме:
Л, = 42дБ - 10 • 0,88
Сравнения показывают, что в большинстве случаев расчет в краткой
форме вполне возможен.
3.11.2.6. Поправочные значения оцененной величины
звукоизоляции для фланкирующих конструкций
Таблица 3.4. Плотности для расчета звукоизоляции однослойных жестких на изгиб
стен из камня и плит
Плотность0
камней кг/м3
2200
2000
1800
1600
1400
1200
1000
900
800
700
600
500
400
Плотность стены2K)при применении
нормального раствора
кг/м3
2080
1900
1720
1540
1360
1180
1000
910
820
730
640
550
460
легкого раствора
кг/м3
1940
1770
1600
1420
1260
1090
950
860
770
680
590
500
410
!)Если пустотные блоки укладываются отверстиями вверх, и отверстия заполняют-
заполняются песком или раствором, то необходимо плотность стены увеличить на 400 кг/м1.
2)Приведенные значения действительны для камней любых размеров.
3)Толщина растворных швов по DIN 1053.
Примечание: бетон и железобетон в расчегах звукоизоляции принимаются плот-
плотностью 2300кг/м3
3.11. Определение оцененной величины звукоизоляции 343 J))
Таблица 3.5. Поверхностная масса штукатурки стен и потолка
Толщина слоя
штукатурки мм
10
15
20
Поверхностная масса
Известково-гипсовой
штукатурки кг/м2
10
15
Известковой и
известково-цементной
штукатурки или
цементной штукатурки кг/м2
18
25
30
Таблица 3.6. Значения поправок KL, к оцененной величине звукоизоляции /?'w жест-
жестких на изгиб стен и перекрытий, разделяющих помещение при наличии фланкиру-
фланкирующих конструкций со средней поверхностной массой m'Lm
Строка
1
2
3
4
Вид разделяющей
помещенияконструкции
Однослойные жесткие
на изгиб стены
и перекрытия
Однослойные жесткие
на изгиб стены
с гибкими облицовоч-
облицовочными панелями
Массивные перекрытия
с плавающей стяжкой
или деревянным полом
Массивные перекрытия
с плавающей стяжкой и
подвесным потолком
Ки в дБ для средней поверхностной
массы т '^ в кг/м2
400
0
+2
350
0
+ 1
300
0
0
250
0
-1
200
-1
-2
150
-1
-3
100
-1
-4
|Г344 3. Звук - зашита от шума
Таблица 3.7. Значения поправок KL, к оцененной величине звукоизоляции /?'w для
двухслойных стен из гибких плит и для перекрытий по деревянным балкам, разделя-
разделяющих помещения при наличии фланкирующих конструкций со средней поверхно-
поверхностной массой т \
L,m
Строка
1
2
3
4
5
6
R\ перегородки или
перекрытия для т\т
около 300 кг/м2, дБ
50
49
47
45
43
41
Кцг в дБ для средней поверхностной
массы т\т в кг/м2
450
+4
+2
+ 1
+1
0
0
400
+3
+2
+1
+ 1
0
0
350
+2
+ 1
+1
+ 1
0
0
300
0
0
0
0
0
0
250
-2
-2
-2
-1
-1
-1
200
-4
-3
-3
-2
-2
-1
150
-7
-6
-6
-5
-4
-3
1,0
0,8
07
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,05
0,02
у
\
\
А—
Хп ,
I
\
\
т\ Miliei
- J
100 200 300 400 500
tf7'LmBKr/M2 -
Рис. 3.27. Диаграмма для определения средней поверхностной массы m'Lm
фланкирующих конструкций для перегородок из гибких плит или для пере-
перекрытий по деревянным балкам, разделяющих помещения
3.12. Многослойные конструкции (с двумя плотными слоями) 345 jj)
Необходимые для использования в таблицах 3.6 и 3.7 значения т 'L m мо-
могут быть получены с помощью диаграммы на рис. 3.27 или с помощью сле-
следующей формулы:
ч-0,4
\-2.5
Пример /.
Средняя поверхностная масса т 'L m четырех фланкирующих стен:
/и^ = 150кг/м2 =>>>, = 0,4;
/w'L2=190kt/m2=>>>2 = 0,2;
m'L3 = 320кг/м2 =*у, = 0,068;
т 'L 4 = 450кг/м2 => у4 = 0,024;
_ 0,4 + 0,2 + 0,068 + 0,024
Ут ~~ 7
ут = 0,173 => т 'L m = 21 Окг/м2 по диаграмме
По формуле:
[1 I'4
-• A50 5 + 190 -5 + 320 -5 + 450 ~2'5) = 207,9кг/м2
Таблица 3.8. Значения поправок KL2 для оцененной величины звукоизоляции R'w
разделяющих помещения конструкций с гибкой облицовкой на относе, плавающей
стяжкой или деревянным полом или из двух гибких плит.
Количество фланкирующих гибких конструкций или
фланкирующих конструкций с гибкой облицовкой на относе
К,
%2
+ 1
+3
+6
Пример 2.
Двухслойная легкая перегородка из гипсокартонных плит с оцененной ве-
величиной звукоизоляции в i?'w= 46дБ.
Фланкирующие конструкции:
Наружная стена: т 'L, = 2 Юкг/м2
Внутренняя стена: т 'L 2 = 430кг/м2
Верхнее перекрытие: т 'L 3 = 414кг/м2
Нижнее перекрытие не учитывается, так как имеет плавающую стяжку.
|Г 346 3. Звук — зашита от шума
По таблице 3.7 фланкирующие конструкции не оказывают никакого вли-
влияния на звукоизоляцию.
Пример 3.
Двухслойная стена, как в примере 2.
Фланкирующие конструкции:
Наружная стена: /и'и= 230кг/м2
Внутренняя стена: т'и2~ 135кг/м2
Перекрытие по деревянным балкам: /w'L1 = 128кг/м2
-1-0.4
т, т = -•
/w'Lm = 147,4кг/м2
Оцененная величина звукоизоляции легкой перегородки
По таблице 3.7 следует применить поправку KL {= —бдБ
3.12. Многослойные конструкции
(с двумя плотными слоями)
Однослойные (с одним плотным слоем) конструкции имеют границу при-
применения там, где требуется высокая степень звукоизоляции. Если требуется
обеспечить величину звукоизоляции 55дБ и более, то ее можно достичь толь-
только с помощью многослойных конструкций.
Конструкции с двумя плотными слоями имеют преимущество в том, что
за счет воздушной прослойки, которая работает как пружина, можно ис-
использовать меньшую поверхностную массу конструкции, и при этом мож-
можно достичь еще лучших значений звукоизоляции, чем в конструкции с од-
одним несущим слоем.
Конструкции с двумя плотными слоями могут быть стенами, но также и
перекрытиями. В перекрытиях требуемая изоляция от воздушного шума,
кроме перекрытий по деревянным балкам, может быть в основном обеспе-
обеспечена без проблем. В случае перекрытий защита от ударного шума ставит
перед проектировщиками еще большие задачи, чем при конструировании
стен.
3.12. Многослойные конструкции (с двумя плотными слоями) 347JJJ
Конструкции с двумя плотными слоями
двух гибких плит
состоящие из
! I
двух жестких
на изгмб
\ I одной гибкой и одной ;
! | жесткой на изгиб !
I ! ппшты !
например
• Бетон
• Кладка
• Легкий бетон
например
• Плавающая стяжка
• Кладка с облицов-
облицовкой на относе
• Подвесной потолок
например
• ДСП
• ДВП
• Гипсокартонные
плиты
• Дерево/фанера
Динамическая жесткость
Двухслойные (с двумя плотными слоями) конструкции в большинстве име-
имеют прослойку из изоляционного материала между прочными слоями, кото-
которая выполняет функции как тепло-, так и звукоизоляции. Тогда как для теп-
теплозащиты роль играет коэффициент теплопроводности, для влагозащиты
- сопротивление диффузии водяного пара (величина /i), для шумозащиты
решающей характеристикой является динамическая жесткость. Эта харак-
характеристика дает сведения о внутреннем демпфировании звука при ударном
шуме в районе стяжки, а также при звукопоглощении в стенах и подвесных
потолках.
Чем меньше динамическая жесткость материала, тем больше:
• действенность слоя изоляционного материала с точки зрения защиты от
ударного шума
• действенность этого слоя с точки зрения звукопоглощения
С другой стороны изоляционной слой в уложенном состоянии тем боль-
больше сжат, чем меньше динамическая жесткость плит. Между сжимающей
нагрузкой и изоляционным действием поэтому часто приходится находить
компромисс:
S" = -
"~, здесь
1 — динамическая жесткость
3. Звук — зашита от шума
Етшм - динамический модуль упругости
dv — толщина слоя изоляционного материала или расстояние между плита-
плитами, м.
Пример:
Двухслойная стена с т'= 100кг/м2 на каждую панель с заполнением про-
пространства между панелями (минеральный войлок) дает величину звукоизо-
звукоизоляции согласно диаграмме на рис. 3.27 R'^ = бЗдБ. Эта величина достигает-
достигается, например, с помощью двух панелей из HLzW с р = 900кг/м3 и d=11,5см,
так как
m'=d- p
т'= 0,115м -910КГ/М1
/и'= 104,6кг/м2 > /и'1рсб = 100кг/м
Таблица 3.9. Динамическая жесткость S'изоляционных материалов.
Материал
Минеральный войлок
Стекловолокно
Кокосовое волокно
Полистирол
Древесно-изоляционные
плиты
Плиты из пробковых
отходов
Пробковые плиты,
свободно уложенные
Древесноволокнистые
легкие строительные
плиты
Засыпка вспученной
слюдой
Песчаная засыпка
Минераловолокнистые
маты
Минераловолокнистые
плиты
Пенопластовые плиты
Древесно-волокнистые
плиты, мягкие
Воздух
Воздух
Толщина
мм
10
10
10
10
15
15
15
25
30
40
30
30
20
20
30
50
Динамическая
жесткость при
свободной укладке
материала в стене
в МН/м3
3
4
25...50
10
15
10
Динамическая
жесткость при
плавающих
стяжках
в МН/м3
20
30
35
60...70
150
150
550
200
170
300
3.12. Многослойные конструкции (с двумя плотными слоями) 349JJ)
3.12.1. Резонансная частота fR
(частота собственных колебаний)
При двухслойных конструкциях говорят о резонансной частоте или частоте
собственных колебаний, когда оба слоя с большой амплитудой колеблются
вместе. Звукоизоляция в этом случае достигает своего минимума. При ре-
резонансной частоте колебания возбудителя колебаний (масса т) равны ко-
колебаниям приемника колебаний (масса т2). Пружинное действие здесь
возникает, как говорят, за счет системы масса-пружина.
Масса
Пружина
Система
Практика
Ц]
гл
1 I
Несущая стена
Изоляционный—' Передний слой
слой (облицовка)
Рис. 3.28. Система масса-пружина
Различают три фазы частоты:
Несущая стена j
Воздушная -I передний слой
прослойка на относе
(облицовка)
Масса колеблется ниже частоты резонанса с другой массой, они колеблют-
колеблются так, как будто они жестко связаны.
/-Л
Система колеблется в резонансной частоте, при этом амплитуда колебаний
приемника колебаний т2 больше, чем вызывающего это колебание иници-
инициатора /иг
|Г350 3. Звук — зашита от шума
Масса т2 колеблется выше частоты резонанса; при этом ее амплитуда ниже,
чем амплитуда инициатора mv
3.12.2. Резонансная частота fR двухслойной конструкции
со свободно вложенным в прослойку мягко пружинящим
изоляционным слоем
две гибкие плиты
Л=-
85
две жесткие
на изгиб плиты
Л=-
340
Одна гибкая и одна
жесткая на изгиб
плиты
Подвесной потЬясж S /
Ctega-c обяжшвкрй на относе
60
т\ — поверхностная масса облицовки на относе, или отдельной плиты из
двух одинаковых плит. Учитывается только поверхностная масса более тон-
тонкой плиты, потому что ее граничная частота менее выгодна для звукоизоля-
звукоизоляции, чем у более толстой плиты.
dL — расстояние в свету между плитами (м)
Следует иметь в виду: Передняя плита на относе (облицовка) должна быть
установлена с более шумной стороны конструкции.
Пример 1.
Древесно-стружечные плиты
р = 700кг/м3;</=22мм;
т'= 700кг/м3 • 0,022м = 15,4кг/м2
расстояние между плитами 3 см
85
R 715>4кг/м2'°>03м
/R = 125Гц
Кладка из кирпича
р=1400кг/м3;</=24мм;
/и'= ПбОкг/м1 • 0,24м = 326,4кг/м2
расстояние между плитами 6 см
85
R V15,4kkt/2-2-0,03m
Л = 88Гц
3.12. Многослойные конструкции (с двумя плотными слоями) 351^
расстояние между плитами 3 см расстояние между плитами 6 см
/• 340 _ 340
/r - / /r -"
V326Kr/M2-0,03м V326kt/m2-2-0,03m
/R= 108Гц /R = 76Iu
Кладка с облицовкой на относе из древесно-волокнистой легкой плиты
р = 400кг/м3(Н\УЬ-плиты); d = 50мм;
т'= 400кг/м3 • 0,05м = 20кг/м2
расстояние между плитами 3 см расстояние между плитами 6 см
f 60 60
д/20кг/м2-0,03м
Сравнение показывает, что с увеличением расстояния между плотными
слоями резонансная частота уменьшается. Так как коэффициент 2 под кор-
корнем означает удвоение расстояния между слоями, он может с таким же эф-
эффектом обозначать удвоение поверхностной массы.
Для резонансной частоты/к (частота собственных колебаний) максимум
в 85Гц для двухслойной конструкции со звукопоглощающей прослойкой
справедлива формула:
при двух гибких плитах:
т'- dL> 1,здесь/я'вкг/м2;*/ьвм.
при одной тяжелой жесткой плите и одной легкой гибкой плите:
m'-dL>0fi5
Из этих выражений для практики с достаточной точностью можно опре-
определить как поверхностную массу т', так и расстояние dL между плитами для
обоих случаев, причем очевидно, что двухслойная конструкция лучше од-
однослойной.
Пример 2,
Поверхностная масса: т' = 25кг/м2
Расстояние между плитами:*/L = 5см
т'- dL = 25кг/м2 • 0,05м = 1,25 > 1
Вывод: Двухслойная конструкция с точки зрения звукоизоляции более
выгодна, чем однослойная.
(|Г352 3. Звук — зашита от шума
Пример 3.
Поверхностная масса: т' = 20кг/м2
Расстояние между плитами: */L = Зсм
/я'- dL = 20кг/м2 • 0,03м = 0,6 > 0,5
Вывод: Двухслойная конструкция с точки зрения звукоизоляции более
выгодна, чем однослойная.
Пример 4.
Поверхностная масса: т'= 15кг/м2
Расстояние между плитами:^ = Зсм
m'-dL= 15кг/м2 • 0,03м = 0,45 < 1
<0,5
Вывод: Двухслойная конструкция в этом исполнении с точки зрения зву-
звукоизоляции хуже, чем однослойная такой же массы.
Пример 5.
Поверхностная масса: т' = 20кг/м2
Расстояние между плитами: dL = 2см
m'-dL = 20кг/м2 • 0,02м = 0,4 < 0,5
Вывод: Это исполнение конструкции также с точки зрения звукоизоля-
звукоизоляции хуже чем однослойная конструкция той же массы.
Примеры 2 и 3 показали, что при двух плитах разной жесткости, поверх-
поверхностная масса и расстояние между ними могут быть меньше, чем у одно-
однослойных конструкций такой же толщины при одинаковой звукоизоляции.
3.12.3. Связь изоляционного слоя с обеими плитами
по всей плоскости
Если изоляционный слой связан с обеими плитами по всем своим плоско-
плоскостям (как бы запрессован между ними, но без сжатия), то динамическая
жесткость изоляционного слоя влияет в значительной степени на резонан-
резонансную частоту двухслойной конструкции.
две гибкие плиты две жесткие Одна гибкая и одна
на изгиб плиты жесткая на изгиб плиты
'// ¦
. ///.¦
/7/
¦¦.-//¦¦ '. ¦.
'«-225Ж
3.12. Многослойные конструкции (с двумя плотными слоями) 353j|
здесь 5' — динамическая жесткость в МН/м3
т\ — поверхностная масса более тонкой из двух плит
Пример 1. S'= 4 МН/м3 (мягко пружинящий материал, например, мине-
раловатные плиты)
ДСП:
р = 700кг/м3; d = 22мм; dL= Зсм
/и'= 700кг/м3 • 0,022м = 15,4кг/м2
Кирпичная кладка:
р = 1400кг/м3; d = 24мм; dL= Зсм
т'= 1360кг/м3 • 0,24м = 326кг/м2
326кг/м2
Кирпичная кладка с облицовкой мягкой древесно-волокнистой плитой
на относе:
р = 400кг/м3(легк. ДВП); d = 50мм; dL= Зсм
т'= 400кг/м3 • 0,05м = 20кг/м2
20кг/м2
Примеры показывают, что при мягко пружинящем изоляционном слое
с небольшой динамической жесткостью достигается почти одинаковые зна-
значения резонансной частоты, как и при свободной укладке изоляционного
материала.
Пример 2.
Как пример 1, только с заполнением прослойки, например, полистиролом
5" = 120 МН/м3.
ДСП: Кирпичная кладка:
А=900лЩ?=546ГЧ
(([354 3. Звук — зашита от шума
Кирпичная кладка с облицовкой мягкой древесно-волокнистой плитой
на относе:
/Rj=160iW=392ru
Примеры показали следующее:
• Мягко пружинящие, полностью прилегающие к плитам слои изоляци-
изоляционного материала с очень малой динамической жесткостью создают по-
почти такую же резонансную частоту, что и свободно проложенные мате-
материалы.
• Изоляционные материалы с большой динамической жесткостью созда-
создают более высокие резонансные частоты и делают двухслойные конст-
конструкции менее предпочтительными перед однослойными конструкция-
конструкциями.
Сравнение трех конструктивных возможностей показало, что комбина-
комбинация гибкой и жесткой плиты дает самую низкую резонансную частоту и,
тем самым, уже при низких частотах превосходит однослойную стену.
Двухслойные стены тем эффективнее с точки зрения звукоизоляции,
чем ниже лежит из резонансная частота.
Резонансная частота тем ниже:
• Чем тяжелее плиты (/я1 стоит в формуле в знаменателе)
• Чем больше расстояние между плитами (dL стоит в формуле в знамена-
знаменателе)
• Чем меньше динамическая жесткость слоя изоляционного материала
(чем она меньше, тем больше пружинное действие)
Чем меньше резонансная частота двухслойной стены, тем лучше эта сте-
стена в смысле звукоизоляции. Для понижения резонансной частоты имеются
следующие возможности:
• Повышение поверхностной массы и/или
• Увеличение расстояния между плитами и/или
• Уменьшение динамической жесткости изоляционного слоя.
Так как для расчета оцененной величины звукоизоляции имеют зна-
значения только уровни шума в диапазоне частот от 100Гц до 3150Гц, ре-
резонансная частота/я (частота собственных колебаний) должна лежать
ниже 100Гц.
3.12. Многослойные конструкции (с двумя плотными слоями) 3551JJ
Резонансная частота/к в зависимости от:
Масса
Звукоизоляция
ш I двухслойная
однослойная
-МГц)
Рис. 3.29. Резонансная частота в зависимости от поверхностной массы
Большая масса Малая масса
Например
бетон ДСП
кирпичная кладка легкие строительные ДВП
легкий бетон гипсокартонные плиты
Чем больше поверхностная масса, тем ниже резонансная частота
Динамическая жесткость изоляционного слоя
Звукоизоляция
"• | двухслойная
однослойная
Рис. 3.30. Резонансная частота в зависимости от динамической жесткости
изоляционного слоя
Малая динамическая Большая динамическая
жесткость жесткость
Например 5" = 4МН/м3 ?'=100МН/м3
|f 356 3. Звук — зашита от шума
Чем меньше динамическая жесткость изоляционного слоя, тем ниже
резонансная частота^ (частота собственных колебаний).
Расстояние между плитами
Звукоизоляция
Я'
однослойная
-МГц)
Рис. 3.31. Резонансная частота в зависимости от расстояния между плитами
Большое расстояние
Около 20 см
Малое расстояние
Около 2 см
Чем больше расстояние между плитами, тем ниже резонансная часто-
таЛ-
Учет всех трех условий.
Звукоизоляция
Я'ш 4 двухслойная
однослойная
— f(Гц)
fn 100
Рис. 3.32. Резонансная частота при учете всех трех условий
Оптимально большая масса, большое расстояние и малая динамичес-
динамическая жесткость заполняющего материала.
3.12. Многослойные конструкции (с двумя плотными слоями) 357
Если будут учтены все три условия оптимизации, то резонансная часто-
частота будет лежать ниже критического уровня в 100Гц.
Величина звукоизоляции
однослойные I однослойные одинаково
лучше чем хорошо изолируют звук»
двухслойные как. и двухслойные
двухслойные
лучше чем
однослойные
однослойные
VA\. lOCTil
МГц)
Рис. 3.33. Сравнение: однослойные и двухслойные стены
Рисунок показывает:
До частоты/, однослойные и двухслойные стены с точки зрения звуко-
звукоизоляции - одинаковы. В диапазоне частот/, до/2 однослойные стены пре-
превосходят по звукоизоляции двухслойные вследствие эффекта резонанса.
При резонансной частоте/я (частота собственных колебаний/,) колеба-
колебания (амплитуды) обеих стен относительно друг друга максимальны. Звуко-
Звукоизоляция двухслойной стены достигает своего минимума.
Только начиная с частоты/2, которая на практике примерно на 100Гц
выше резонансной частоты/R, двухслойные стены дают большие значения
звукоизоляции, чем однослойные.
Чем ниже резонансная частота/R тем скорее двухслойные конструк-
конструкции будут по звукоизоляции лучше, чем однослойные.
Для двухслойных стен действует конструктивное условие/ХЮОГц.
W358 3. Звук — зашита от шума
3.12.4. Расчетное определение величины звукоизоляции
двухслойных конструкций
Звукоизоляция от воздушного шума двухслойных конструкций тем лучше:
• Чем тяжелее тяжелая панель (жесткая плита)
• Чем более гибкой является отделочная плита на относе или подвесной
потолок (гибкая плита)
• Чем больше расстояние между плитами
• Чем менее жестко связаны обе плиты друг с другом (эластичная подвес-
подвеска потолка)
Для получения расчетной величины звукоизоляции двухслойных стен с
демпфированием за счет пустого пространства, заполненного минераловат-
ной плитой, действительна следующая приближенная формула:
тп d\
Ry, « 50 • lg— + 20 • lg—— + 56дБ, здесь
mQ d0
m'— поверхностная масса в кг/м2 обеих плит
/и0 — относительная величина 300 кг/м2
dL — расстояние между плитами в мм
dQ — относительная величина 10мм
Пример 1.
Две стеновых панели d = 24см у каждой, р = 900кг/м3. Расстояние между
панелями dL = 5мм.
/я'=910кг/м3-0,24м-2
/и'= 436кг/м2 постоянно
К =5
300кг/м2 10мм
^=8,1дБ-6,0дБ4-56дБ
Для сравнения: одна однослойная стена той же массы дает:
Пример 2.
Как пример 1, но dL = 10мм
Удвоенное расстояние между панелями
3.12. Многослойные конструкции (с двумя плотными слоями) 359JH
+2()
300кг/м2 Юмм
Пример 3.
Как пример 2, но dL = 20мм
Удвоенное расстояние между панелями
К =5Olg^+2olg
300кг/м2 Юмм
'v = 8,1дБ + 6,0дБ + 56дБ
Пример 4.
Как пример 3, но dL = 40мм
Удвоенное расстояние между панелями
300кг/м2 Юмм
= 8,1дБ+12,0дБ + 56дБ
Примеры показывают, что при удвоении расстояния между панелями
достигается прирост звукоизоляции на 6дБ.
Пример 5.
dL = 30мм постоянно.
Масса т'= 100кг/м2
^501g^+201g
300кг/м2 Юмм
J?'w= -23,9дБ + 9,5дБ + 56дБ
/г'ш = 41,6дБ
Пример 6.
Как пример 5, но от'= 200кг/м2
Удвоение массы
3. Звук — зашита от шума
К =50.1
300кг/м2 \Омм
^ = -8,8дБ + 9,5дБ + 56дБ
Пример 7.
Как пример 6, но /я'= 400кг/м2
Удвоение массы
|2Q1
3№г/м2 Юмм
Тогда как при однослойных стенах удвоение массы дает увеличение зву-
звукоизоляции на 7,5дБ при двухслойных стенах это увеличение составляет
15дБ.
Пример 8.
т'= 100кг/м2
</l=10mm
^+201g
300кг/м2 Юмм
Сравнение: Однослойные с такой же массой: J?'w = 38дБ. По DIN 4109 Bb/
1 при двухслойных стенах оцененная величина звукоизоляции R 'w может быть
получена также из суммы масс обеих панелей как для однослойных стен. При
полном разъединении швом между панелями в 13мм можно к таким образом
полученной величине добавить 12дБ.
Пример 9.
/и'=200кг/м2
dL = 20мм
4+201g
300кг/м2 Юмм
3.12. Многослойные конструкции (с двумя плотными слоями) 36lj|
Как показывают примеры 8 и 9 при удвоении массы и расстояния между
панелями величина звукоизоляции может быть увеличена на 21,1дБ.
3.12.5. Конструкции стен с двумя гибкими слоями
гипсокартонные
или древесно-
древесностружечные плиты
R' « 38дБ
! i !.
>600
гипсоиртонные R>
или древесно- w
стружечные плиты
2.
гипсогартоннув
или дрееесно-
стружечные плиты
6.
гипсокартонные-j г-древесно-волокнистые
>600 / ^^.y^^^_^
3' Я 'w ~ 50дБ 7 • Свободно стоящме naweii R 'w e 50дБ
швеллер из стальной жести |
>600
4.
гипсокартоннуе
или древесно-
древесностружечные ПЛИТУ
;' "i ;";,!!
8.
R' «50дБ
-'¦ •*'¦"''.'
'{'';':?.': :\V:V-/iV ''/Л'/Л'^м'-
поперечные обрешетины - — ' ю i
Для улучшения теплоизоляции на массивные стены наносятся слои теп-
теплоизоляции, которые имеют также шумозащитное действие.
1. I"
I Ограниченное шумоза- 2 Щ
i щитное действие:
I 1ибкая панель связана
! со стеной дюбелями
Хорошее шумозащит-
шумозащитное действие:
Гибкая плита отделе-
отделена от жесткой. Во-
Волокнистая плита ра-
работает как пружина.
3. Звук — зашита от шума
j Очень хорошее
I шумозащитное дей-
! ствие:
\ Жесткая на изгиб и
; гибкая плиты разде-
разделены волокнистой
плитой. Различные
изгибные жесткости.
N I
Очень хорошее шумоза-
шумозащитное действие:
Гипсокартонная плита
укреплена на деревян-
деревянных брусках которые
являются свободноне-
сущими, без связи со
стеной.
4.
.г
г
Малодейственная
шумоизоляция:
Бруски и дюбели
являются мости-
мостиками звука.
,—трубчато-пустотные стружечные плиты
i , - песок
Хорошее шумозащитное действие:
Песчаные частицы передают звуко-
звуковой импульс от частицы к частице.
Тем самым создается большое
внутреннее демпфирование в мате-
материале.
3.13. Ударный шум в перекрытиях
Шум от ходьбы по перекрытиям является особой формой корпусного шума.
О корпусном шуме говорят в том случае, когда строительные конструкции,
такие, как стены и перекрытия, получают прямой колебательный импульс.
Это может происходить вследствие закрывания двери, использования туа-
туалета, домашних приборов, шумов в канализации, сверления или забивания
гвоздей в стену или перекрытие, но также особенно при хождении по пере-
перекрытию. Если перекрытие приводится в колебание за счет хождения, то го-
говорят об ударном шуме через перекрытие.
Ударный шум через перекрытие как особая форма корпусного шума яв-
является самой мешающей формой при прямой передаче звука.
3.13.1. Получение нормированного уровня
ударного шума
Для этого на испытуемое перекрытие устанавливается нормативная «топаль-
ная» машина, оснащенная пятью одинаковыми молотками весом по 500г
каждый. С помощью вала эти молотки поднимаются и в определенном рит-
ритме свободно падают по одному на перекрытие. В помещении под испытуе-
испытуемым перекрытием измеряется уровень шума в терциевых интервалах. При
3.13. Ударный шум в перекрытиях 3631|
этом согласно DIN 52210 определяющими являются только частоты от 100
до 3150Гц.
Нормальный уровень ударного шума рассчитывается по формуле:
Ао
Ln — нормативный уровень ударного шума
L — измеренный уровень шума в помещении под перекрытием
AQ - эквивалентная площадь звукопоглощения помещения под перекрыти-
перекрытием
А'о - относительная площадь звукопоглощения (Юм2)
Так как эквивалентная площадь звукопоглощения на практике не может
быть измерена непосредственным образом, ее получают через отношение
объема помещения ко времени ревебрации в этом помещении:
у
Aq = 0,163—-, здесь
V— объем помещения под испытуемым перекрытием
Г- время ревебрации в сек. в этом помещении
Величина Ло выражает, сколько м2 поверхностей помещения (стены, пе-
перекрытия, пол) с коэффициентом поглощения as = 1,0 было бы необходи-
необходимо, чтобы обеспечить одинаковый эффект звукопоглощения с существую-
существующими поверхностями в помещении.
Формулы показывают, что эквивалентная площадь звукопоглощения тем
больше, чем
• больше объем помещения (числитель)
• меньше время ревебрации (знаменатель)
Пример L
Частота, Гц
/,вдБ
в помещении
под перекрытием
Частота, Гц
1вдБ
100
67
630
46
125
66
800
41
160
64
1000
38
200
63
1250
35
250
62
1600
32
315
58
2000
30
400
52
500
47
2500
30
3150
28
f( 364 3. Звук — зашита от шума
Пример:
Объем помещения: V= 230м3
Время ревебрации: Т= 0,8с
Размеры помещения: l/b/h = 11/7/3
Отсюда получаем: Ао= 0,163 ¦ 231мУ0,8с = 47,0м2
Эквивалентная площадь звукопоглощения AQ= 47,0м2с коэффициентом
звукопоглощения а,= 1,0(= 100%) имеет такой же эффект звукопоглоще-
звукопоглощения, как поверхность помещения А = 262м2.
Частота, Гц
100
125
160
200
250
Измеренная
кривая, дБ
73,7
72,7
70,7
69,7
68,7
Сдвинутая
относительная
кривая, дБ
67
67
67
67
67
Разница, дБ
6,7
5,7
3,7
2,7
1,7
120,5:15=1,4
80
ДБ
70
о
Q. Ш
S"
40
30
125 250 500 1000 2000
Рис. 3.34. Кривые ударного шума через перекрытие
Относительная кривая
Сдвинутая относительная
кривая
Измеренная кривая
•^ Частота f, (Гц)
3.13. Ударный шум в перекрытиях 365j|
:67дБ + 1018^
10м2
?п250 = 68,7дБ
После того как полученные значения нормативных уровней ударного
шума под перекрытием Ln будут внесены в диаграмму, относительная кри-
кривая должна быть сдвинута вниз или вверх до тех пор, пока среднее превы-
превышение измеренной кривой над сдвинутой относительной кривой не соста-
составит 2дБ. Оцененный нормативный уровень ударного шума L'n w в виде одного
числа может быть прочитан на сдвинутой относительной кривой при час-
частоте 500Гц. В данном случае он составляет 64дБ.
Чем дальше вниз будет сдвинута относительная кривая частотной ха-
характеристики, тем лучше перекрытие с точки зрения изоляции от удар-
ударного шума. Сдвиг кривой вверх, наоборот, означает неудовлетвори-
неудовлетворительную звукоизоляцию перекрытия от ударного шума.
В противоположность оцененной величине звукоизоляции /Tw, которая
дает величину снижения звуковой энергии (высокое значение /?'w =» хоро-
хорошая звукоизоляция), оцененный нормированный уровень ударного шума
— это число, дающее представление об ожидаемых уровнях шума при дан-
данных частотах. На оси ординат, поэтому, стоит не величина звукоизоляции, а
уровень шума. Это отражается также на характеристике относительной кри-
кривой, которая зеркальна той, что отражает звукоизоляцию воздушного шума.
При низких, нами еще переносимых частотах допускаются более высокие
уровни шума, чем при высоких.
3. Звук — зашита от шума
ДБ
50
Чем ниже величина L' —
n,w
тем лучше звукоизоляция от
ударного шума
о. ш
§3
12Ь 500 2000 Гц
250 1000
Частота 1 *-
Рис. 3.35. Диаграмма для ударного шума под перекрытием
80
ДБ
70
60
50
40
30
более благоприят-
благоприятные значения
'...А...
ж
/требуются
малые
'значения-
{звукоизо-
требуют-
требуются
большие
значения
звукоизо-
звукоизоляции
относи-
относительная
кривая
о Ч
Чем выше величина Л rw - тем
лучше изоляция от воздушно-
воздушного шума
125 50О 2000 Гц
250 1000
Частота f ^-
Рис. 3.36. Диаграмма для воздушного шума
Диаграмма воздушного шума
Диаграмма выражает, что наше ухо менее чувствительно к низким часто-
частотам, чем к высоким. Поэтому и требования к величине звукоизоляции при-
примерно до 400Гц соответственно ниже, чем при высоких, мешающих нам,
частотах. Для высоких частот величина звукоизоляции должна быть боль-
больше.
3.13. Ударный шум в перекрытиях
Диаграмма ударного шума под перекрытием
До частот около 1000 Гц допускаются относительно высокие уровни ударно-
ударного шума. Только для мешающих нам более высоких частот уровни ударного
шума под перекрытием должны быть меньше.
3.13.2. Конструкции полов
Перекрытия всегда имеют вышележащие слои, на которых устраивается чи-
чистый пол. Они могут состоять из:
• Связанной стяжки — стяжка жестко соединена с несущим основанием.
• Разъединяющей стяжки - стяжка отделена от основания пленкой.
• Плавающей стяжки из различных стяжечных материалов, проложенных
в мокром виде (бетон, гипс, литой асфальт, магнезия) — стяжка подвиж-
подвижная и качающаяся, т.е. плавающая на основании и не имеет связи с пере-
перекрытием и стенами.
• Плавающей стяжки проложенной в сухом виде (стружечные плиты, гип-
сокартонные плиты, фанерные плиты) — стяжка на сборных, передаю-
передающих нагрузку связанных между собой (фальц, паз и пружина) элемен-
элементах. Сухой стяжкой она называется потому, что устанавливается насухо,
без раствора.
Из этих «пирогов» мокрые плавающие стяжки улучшают звукоизоляцию
от ударного шума лучше всего.
Определяющим в этом улучшении является не сама плита стяжки, так
как из-за ее ограничений толщины поверхностная масса перекрытия будет
лишь незначительно увеличена, а в первую очередь — мягко пружинящая
звукоизоляционная прокладка. Чем меньше динамическая жесткость этой
прокладки, тем больше она способствует повышению звукоизоляции от
ударного шума. Однако тем больше и уплотнение звукоизоляционного слоя
под нагрузкой, что ведет к ухудшению звукоизоляции в течение срока экс-
эксплуатации.
Под динамической жесткостью понимают пружинное действие изоля-
изоляционного слоя под действием нагрузок, как например машины, мебель,
ходьба по перекрытию.
Не все несущие конструкции перекрытий одинаково ведут себя с точки
зрения звукоизоляции от ударного шума. Чтобы это отразить было введено
понятие об «эквивалентно оцененном нормированном уровне ударного
шума под перекрытием, In Weq». Уменьшение уровня шума, которое обеспе-
обеспечивают конструкции стяжек под полы, но также и различные виды отделки
|f 368 3. Звук — зашита от шума
пола, и, особенно, мягко пружинящие материалы, как ковролин, обознача-
обозначается A?WR и называется величиной снижения ударного шума.
Справедлива зависимость:
L'n Weq R - оцененный нормативный уровень ударного шума отделанного пе-
перекрытия, т.е. конструкции пола;
индексы: п — нормативный, W — величина; R — расчетная величина.
Ln Weq R — эквивалентный оцененный нормативный уровень ударного шума.
Он дает представление о поведении в отношении ударного шума перекры-
перекрытия без конструкции пола.
ALWR— величина снижения ударного шума, обусловлена конструкцией пола
и его отделкой.
Величина снижения уровня ударного шума вычитается потому, что ожи-
ожидаемый уровень шума под перекрытием за счет нее будет меньше.
3.13.3. Предварительное определение оцененного
нормативного уровня ударного шума L'n WR
На практике, как правило, необходимо перед строительством здания знать,
какие уровни ударного шума следует ожидать в помещении под перекрыти-
перекрытием.
Чтобы это смочь определить необходимо:
• иметь эквивалентный оцененный нормативный уровень ударного шума
?nWeqR (уровень ударного шума без конструкции пола);
• иметь величину снижения уровня ударного шума AZ,WR, которую дает
конструкция пола.
Для определения Ln Weq R для перекрытий из железобетонных плит дей-
действительна формула:
LnWeqR =-351g—+164дБ, здесь
т0
т'— поверхностная масса в кг/м2
mQ — относительная величина 1 кг/м2
Пример
Железобетонная плита: d — 20см
т'= 2300кг/м3 • 0,20м = 460кг/м2
= -35-^460+164дБ = 70дБ
3.13. Ударн ы й шум в п ере крыт иях 3 6 9%
Таблица 3.10. Эквивалентный оцененный нормативный уровень ударного шума Ln Weq R
массивных перекрытий
Толщина
бетонной плиты
перекрытия, см
5
6
7,5
9
11
13
15
18
21
25
Поверхностная
масса массивного
перекрытия
без констр. пола
и штукатурки, кг/м2
135
160
190
225
270
325
375
450
530
625
без гибкого
подвесного
потолка
86
85
84
82
79
77
74
71
69
67
с гибким
подвесным
потолком
75
74
74
73
73
72
71
69
67
65
Штукатурка перекрытия, связанная стяжка, а также стяжки на раздели-
разделительном слое увеличивают поверхностную массу и могут непосредственно
складываться.
Таблица 3.11. Величина увеличения звукоизоляции от ударного шума A?WR за счет
конструкции пола
Материал конструкции пола
Цементно-, гипсо-, магнезиальные стяжки с поверхностной
массой т' > 70кг/м2, а также стяжки из литого асфальта*,
с поверхностной массой т' > 45кг/м2 и динамической
жесткостью изолирующего слоя: 50МН/м3
* При применении стяжек из 5" = 40МН/м3
литого асфальта величина S' = 30
увеличения звукоизоляции лежит 5" = 20
на2дБвыше. 5"= 15
5"= 10
Мягко пружинящие проложенные на лагах полы
из стружечных плит с мин. 30 мм изоляционного материала
между лагами.
AIWRBflB
20
22
24
26
27
30
24
3. Звук — зашита от шума
Материал конструкции пола
Древесно-волокнистые легкие строительные плиты
25мм с минеральным войлоком под ними 10мм.
Паркетный пол
на пробке толщиной 20мм
на битумном войлоке 7мм
на легких древесно-волокнистых плитах 25мм
ПВХ-, линолеумные покрытия
ПВХ-покрытие с пенопластовой подкладкой
Ковролин: плитки d = 5мм
Ковролин: d = 8мм
без вспененной основы
со вспененной основой
Д/^вдБ
34
6
15
17
13
16
20
24
28
Если при конструкции пола со стяжкой и чистой отделкой пола имеют-
имеются 2 различных величины увеличения звукоизоляции от ударного шума,
например, плавающая стяжка и ковролин, то согласно DIN 4109 в расчет
принимается наибольшая величина ALWR.
Пример
Стяжка с ALWR = 22дБ
Ковролин с AIWR = 28дБ
=ф величина улучшения ALWR = 28дБ
Таблица 3.12. Звукоизоляция массивных перекрытий (без констр. пола)
Наименование
Железобетон-
Железобетонное перекры-
перекрытие
р = 2500кг/м3
Конструкция
d= 120мм
/ ¦¦• у тз
k а = иимм
d= 160мм
d= 180мм
_ */= 200мм
d= 220мм
Поверх-
Поверхностная
масса,
кг/м2
300
350
400
450
500
550
Оценен-
Оцененная ве-
величина
звукоизо-
звукоизоляции R\
вдБ
50
51
53
54
55
56
Эквива-
Эквивалентный
норма-
нормативный
уровень
ударного
шума
вдеГ'11
77
75
73
71
69
68
3.14. Стяжка
Наименование
Сборные пере-
перекрытия по ж.б.
балкам с пустоте-
пустотелыми вклады ша-
Ребристые
перекрытия
Перекрытия с
сидеритовыми
вкладышами
Конструкция
T.J
ЛГЛГ
///¦*?
1 i i i ! i I/
Поверх-
Поверхностная
масса,
кг/м2
200
300
250
250
300
Оценен-
Оцененная ве-
величина
звукоизо-
звукоизоляции i?'w
вдБ
48
50
48
48
50
Эквива-
Эквивалентный
норма-
нормативный
уровень
ударного
шума
Zn,W,eq,R
вдБ
84
78
76
80
78
3.14. Стяжка
Стяжкой называют подготовку для чистого пола поверх несущего перекры-
перекрытия. Иногда она сама служит чистым полом. Первоначально она служила
для выравнивания перекрытия. Отсюда происходит ее немецкое название
Estrich (E-Strich = Egalitats-Strich), лат. astri.
3.14.1. Виды стяжек
Стяжка
7
Рис. 3.37. Связанная стяжка
Эта стяжка прочно связана с несущей плитой перекрытия. Поэтому она
может иметь толщину только 2-3 см. Однако за счет ее прочного сцепления
с основанием она подвержена трещинообразованию. С точки зрения зву-
звукоизоляции она рассматривается как монолитная часть, совместная с несу-
|Г372 3. Звук — зашита от шума
щей конструкцией перекрытия, т.е. ее масса просто складывается с массой
плиты перекрытия.
— Стяжка
Разделяющая прокладка
Рис. 3.38. Раздельная стяжка
Эта стяжка называется так потому, что стяжка и плита перекрытия раз-
разделяются разделительной прокладкой (пленка, картон). Таким образом
стяжка и перекрытие могут работать, каждый за себя. Трещины от напря-
напряжений в стяжке в большой степени исключаются. При определении звуко-
звукоизоляции от воздушного или от ударного шума масса стяжки суммируется с
массой перекрытия.
Чистый пол
Стяжка
Разделительный слой из 333-го
битумокартона. пленка
I— Звукоизоляционный слой B слоя)
Перекрытие
Рис. 3.39. Плавающая стяжка
Свое название эта стяжка получила за счет своего колеблющегося (пла-
(плавающего) опирания на основание. Такое плавающее опирание осуществля-
осуществляется за счет мягко пружинящего слоя между перекрытием и стяжкой. В пер-
первую очередь этот слой выполняет шумозащитную функцию, но также может
решать и задачи по теплозащите.
Чтобы достичь желаемой звукоизоляции и избежать мостиков звука изо-
изоляционный слой должен состоять из двух слоев материала и, в случае во-
волокнистых материалов, должен быть уложен в двух взаимно-перпендику-
взаимно-перпендикулярных направлениях.
3.14. Стяжка
Для того, чтобы избежать проникновения свежего раствора стяжки в изо-
изоляционный слой необходимо между стяжкой и изоляционным слоем про-
проложить слой картона или пленки с тщательно уплотненными краями. Од-
Однако коэффициент паропроницания такого слоя должен быть не слишком
большим для того, чтобы избежать застоя влаги под пленкой. Это раздели-
разделительное покрытие по бокам следует поднимать до чистого пола, чтобы в этих
местах раствор не затекал в звукоизоляционный слой. За счет горизонталь-
горизонтального упругого слоя и боковых упругих полосок, отделяющих стяжку от стен,
стяжка может работать самостоятельно и передавать колебания, вызванные
ходьбой, на перекрытие в значительно ослабленном виде.
Чистый пол
— Стяжка
I—Разделительный слой из 250-го битумокартона,
| пленка
_1л.'ТГЛ.".' ..JJL.*LZZ'~~~17.~~Z' "V.,"~rr.VZ.""-
I Перекрытие
'- Изоляционный слой: ДВП - легкие строитеьлные плиты
- Изоляционный слой, плиты из минерального войлока
1 Разделительный слой из 500-го битумокартона
Рис. 3.40. Плавающая стяжка улучшенного типа
Если необходимо обеспечить особенно хорошую звукоизоляцию от удар-
ударного шума, то двухслойная звукоизоляционная прослойка делается из двух,
различных по жесткости слоев (например, легкие строительные плиты из дре-
древесного волокна У= 200МН/М3 и стекловолокно 5'= ЗОМН/м1). Кроме того,
укладка 500-го битумокартона на перекрытие также дает улучшение звуко-
звукоизоляции. Битумократон лежит как бы на выступающих частях неровностей
перекрытия и образует под ним маленькие воздушные прослойки. Кроме того,
не будет мостиков звука, т.к. раствор стяжки никогда не попадает на пере-
перекрытие.
В жилищном строительстве по соображениям защиты от ударного шума
по перекрытиям всегда утраиваются плавающие стяжки. Действенность
плавающих стяжек зависит от:
• поверхностной массы плиты стяжки
• динамической жесткости изоляционного слоя
W374 3. Звук — зашита от шума
• величины и количества мостиков звука к несущей плите перекрытия и к
стене
Примеры с различной поверхностной массой.
Пример 1. Цементная стяжка (ZE)
р = 2000КГ/М1
d = 45мм
Динамическая жесткость S'= 20MH/M1
Решение:
т'= 2000КГ/М1 • 0,045м = 90кг/м2
Резонансная частота /R = Шу/Я'/т' = 160V20/90 = 75,4Гц
Пример 2. Как в примере 1, но толщина стяжки 80мм.
Решение:
/и'= 2000кг/м3 • 0,08м = 160кг/м2
Резонансная частота /R =160Л/5'//я/ = 160^20/160 =56,6Гц
Чем больше поверхностная масса, тем ниже резонансная частота и тем
лучше звукоизоляция от ударного шума.
Примеры с различной динамической жесткостью S'.
Пример 3. Цементная стяжка (ZE)
р = 2000кг/м3
</=50мм
Динамическая жесткость S'= 25МН/м3
(например, минеральный войлок)
Решение:
/?7'= 2000кг/м3 • 0,05м = 100кг/м2
Резонансная частота /R = 16QJS'/m = 1 бОд/25/100 = 80Гц
Пример 4. Как в примере 3, однако изоляционный слой имеет динами-
динамическую жесткость 5"= 150МН/М3 (например, плиты из пробковых отходов)
Решение:
Резонансная частота /R = 160^7^' = 160^150/100 = 196Гц
3.15. Расчет перекрытий 375 jj
Чем ниже динамическая жесткость S' изоляционного слоя, тем ниже
резонансная частота и тем эффективнее изоляционный слой с точки
зрения звукоизоляции от ударного шума. Резонансные частоты долж-
должны быть обязательно ниже 100Гц.
Примеры показали, что с выбором изоляционного слоя с меньшей ди-
динамической жесткостью можно достичь гораздо большего эффекта, чем с
помощью увеличения толщины стяжки.
3.14.2. Мостики звука
Мостики звука — это связи материала стяжки со стенами и перекрытиями.
Причем мостики между стяжкой и перекрытием дают гораздо большее ухуд-
ухудшение звукоизоляции, чем мостики между стяжкой и стеной.
3
Q.
m S
о о
о. с
>са
И
°
N
80
ДБ
70
60
50
40
30
Относительная
кривая '
Ф Перекрытие без мостиков
звука
© Перекрытие с одним мостиком
звука (около 3 см ф)
D; (D Перекрытие с 10 мостиками
звука
© Перекрытие без плавающей
стяжки
© Перекрытие с 10 мостиками
звука, но с прокладкой 500-го
пергамина между перекрыти-
перекрытием и звукоизоляционным сло-
слоем
125 250 500 1000 2000 Гц
Частота 1 >
Рис. 3.41. Действие мостиков звука на звукоизоляцию
Для предотвращения мостиков звука со стеной необходимо, чтобы бо-
боковая полоса изоляционного материала вдоль стены поднималась бы выше
поверхности стяжки. Чтобы избежать мостиков звука с перекрытием наря-
наряду с отсутствием ошибок в работе необходимо, чтобы:
(§Г 376 3. Звук — зашита от шума
• Изоляционный слой состоял из 2-х слоев плит изоляционного материа-
материала, уложенных взаимно перпендикулярно, так, чтобы избежать откры-
открытых швов.
• Изоляционный материал был покрыт разделительным слоем, который
не пропускал бы влагу, не разрушался бы влагой и был бы паропроница-
емым (не слишком большая величина ц), а также был бы прочным при
механических воздействиях.
Пример обозначения изоляционного материала:
DIN 18165 - Min Р - Т20 - 040 - В1 - 20/15
Min — минеральный войлок
Р - в форме плит
Т - пригодный для звукоизоляции от ударного шума
20 - динамическая жесткость в МН/м3
040 - группа по теплопроводности
В1 — пожаростойкость = трудно возгораемый
20 — толщина в мм в ненагруженном состоянии
15 — толщина в мм в уложенном состоянии под нагрузкой
3.15. Расчет перекрытий
Пример 1.
Сборное ребристое перекрытие с поверхностной массой 200 кг/м2 и экви-
эквивалентным нормативным уровнем ударного шума под перекрытием Ln Weq=
84дБ.
Состав пола:
Цементная стяжка (ZE): d = 50мм
Изоляция: HWL-Platte (ДВП-легкая) d = 25мм
Под ней минеральный фетр (войлок) d = 10мм
Решение:
По табличным значениям:
L\WR= 50дБ < доп. L\WR = 53дБ по DIN 4109
=» Требование DIN — выполняется
Пример 2.
Сталекаменное перекрытие (с сидеритовыми вкладышами) с поверхност-
поверхностной массой 250 кг/м2.
3.15. Расчет перекрытий 377 j5J
Состав пола:
Паркетный пол на 7мм-ом битумном войлоке.
Решение:
По табличным значениям:
^n,W,R= Ai.W,eq ~~
Г WR= 65дБ > доп. Г WR = 53дБ по DIN 4109
=» Требование DIN — не выполняется
Пример 3.
Железобетонная плита d = 18см
Плотность р = 2500кг/м3
Плавающая стяжка с динамической жесткостью изоляционного слоя S' =
20МН/М3
Ковролин: d = 8мм, основа — пенистый материал
Требуется определить: ?'nWR
Решение
т'= 2300кг/м3 • 0,18м = 414кг/м2
LnWeq = -35 • lgw'+ 164дБ = -35 • Ig414 + 164дБ = 72дБ (плита перекры-
перекрытия)
По таблице:
стяжка ALWR = 26дБ
ковролин A?WR = 28дБ
Z/nWR= 72дБ - 28дБ = 44дБ < доп. L'nWR = 53дБ по DIN 4109
=> Требование DIN - выполняется
3.15.1. Подвесные потолки под массивными
перекрытиями
Для улучшения звукоизоляции от воздушного и ударного шума решение
подвесных потолков имеет свое значение.
Двухслойные перекрытия.
Умеренная звукоизоляция. Жесткая на изгиб оболочка (несущая плита пе-
перекрытия) прочно, т.е. жестко связана с нижней оболочкой (подвесным по-
потолком). Большие пустоты работают дополнительно как резонаторы.
W378 3. Звук — зашита от шума
\п/
Поперечная обрешетка-
Штукатурка по драни -
или гипсокартонные
плиты
Рис. 3.42. Двухслойные перекрытия
/ /
Обрешетка на полосках —
звукоизоляционного материала
Поперечная обрешетка на полосках
звукоизоляционного материала
г
ДВП-легкие со
| штукатуркой или
сухой штукатуркой
Рис. 3.43. Двухслойное покрытие
Очень хорошая звукоизоляция. Гибкая оболочка может колебаться неза-
независимо от жесткой оболочки, так как обрешетка и контр-обрешетка (попе-
(поперечная обрешетка) разделены упругими полосками. Заполнение пустот мяг-
мягким изоляционным материалом служит для звукопоглощения.
Упругие полоски особенно эффективны, если по меньшей мере обре-
обрешетка закреплена на контр-обрешетке с помощью пружинных бюгелей (под-
(подвесок).
3.15.2. Перекрытия по деревянным балкам
Перекрытия по деревянным балкам из-за их малой поверхностной массы
имеют очень малую звукоизоляцию от воздушного и ударного шума. Одна-
Однако вследствие увеличивающейся популярности дерева как экологически чи-
чистого строительного материала перекрытия по деревянным балкам приме-
применяются все чаще.
Если для новых перекрытий по деревянным балкам проблема защиты от
ударного шума относительно хорошо решается, в уже существующих пере-
перекрытиях из-за малых размеров сечений балок, а также из-за часто трудно-
трудносменяемого покрытия пола улучшение звукоизоляции встречает большие
трудности.
3.15. Расчет перекрытий
1_
Конструкции перекрытий
Перекрытия
по деревянным
балкам
с нижней и верхней
оболочками (полом
и потолком)
=» деревянные балки
не видны
И_
Закрытое перекрытие
по деревянным балкам
Перекрытия
по деревянным
балкам с одно- или
многослойной
конструкцией пола
над несущей конст-
конструкцией
=> деревянные балки
снизу видны
Перекрытия
по деревянным
балкам с двухслойной
конструкцией:
наверху: несущая
оболочка
внизу: легкая,
укрепленная
на отдельно
уложенных
балках
нижняя
оболочка
=* балки перекрытий
не видны
Открытое снизу перекры- Двухслойная конструкция
тие по деревянным балкам перекрытия по деревянным
балкам
Перекрытия по деревянным балкам могут быть подразделены на три слоя:
1. Чистый пол: последний видный слой из дерева, пробки, ковролина, пли-
плиток =» величина улучшения звукоизоляции от ударного шума ALWH2.
2. Надстройка: все слои поверх балок => величина улучшения звукоизоля-
звукоизоляции от ударного шума A?WH.
3. Несущая часть перекрытия: деревянные балки, включая нижний отде-
отделочный слой потолка => эквивалентная нормативная величина уровня
ударного шума Ln Weq H: L — уровень, п - нормативный, W - величина, eq
— эквивалент, Н - дерево.
Для расчета величины звукоизоляции перекрытий по деревянным бал-
балкам можно пользоваться следующими формулами:
Несущая часть перекрытия — надстройка - чистый пол
L
n,W
n,W,cq,H '
§Г380 3. Звук — зашита от шума
с чистым полом без чистого пола
Пример:
Несущая часть перекрытия с Ln Weq H = 95дБ
Надстройка: AZWH = 27дБ
Чистый пол (ковролин, игольчатые плитки): ALWH2= 20дБ
Решение:
Ln w = 95дБ - 27дБ - 20дБ = 48дБ
Рис. 3.44. Пружинный бюгель (подвеска)
3.15.3. Эквивалентные оцененные величины
звукоизоляции от ударного шума под перекрытием L'n w eq
и величины звукоизоляции от воздушного шума
перекрытий по деревянным балкам
(Т) ( ДСП со связями (паз-пружина)
I Звукоизоляционные плиты
¦ + «. t 4 „f.,.tf » т *_ ^=гж-. I S'<15MH/m3
т~г
4
"Т- Сухой песок
' ДСП d ? 1 Эмм
L Несущие балки
Обрешетка на пружинном бюгеле
-f f- '— Гипсокартонные плиты, ДСП
или легкие строительные ДВП со штукатуркой
-•¦¦'//
¦¦+
/?; = 65 ч б
3.15. Расчет перекрытий 381 jjj
- Цементная стяжка
— Звукоизоляционные плиты
S'<15MH/m3
_j ДСП
— Несущие балки
-Волокнистый изоляционный материал
Обрешетка на пружинном бюгеле
L— Гипсокартонные плиты, ДСП
или легкие строительные ДВП со штукатуркой
ДСП со связями (паз-пружина) d = 16мм
— Бетонные плиты (тротуарные плиты)
мин. d = 50мм
Волокнистый изоляционный материал
30/25 мм
ДСПс/ = 16мм
Поглощающий слой в воздушной прослойке
мин. d = 100мм
Обрешетка
Гипсокартонные плиты, ДСП
или деревянная подшивка
Г
ДСП со связями (паз-пружина) d = 19мм
i Волокнистый изоляционный материал d= 20мм
| i Лаги на упругих прокладках
j— Засыпка песком d = 45мм
1 ДСП d = 22мм
Волокнистый изоляционный материал
для звукопоглощения в воздушной прослойке,
^r:z^^3iv?Ti:;':" — | мин. d = 100мм
!|
; = 59лБ
-,,*„ = 50лБ
-Обрешетка
1— Гипсокартонные плиты или деревянная подшивка
©
=j;
Стяжка: гипсовая 30мм
цементная 50мм
Мягкие волокнистые изоляционные плиты
-Волокнистый изоляционный материал 30/25мм
LJ
Бетонные плиты (тротуарные плиты)
мин. d = 60мм
R' =-¦= 55лБ
- Битумный войлок, волокнистый фетр
I
• ДСП со связями (паз-пружина) d- 25мм
|Г382 3. Звук — зашита от шума
©
Св)
240
' ¦'/./
R\s — 56л Б
; = 52дБ
-ДСП со связями (паз-пружина) d = 25мм
- Несущие балки
"~~ | Минеральная шерсть d = 120мм
Несущие балки для нижней части перекрытия
!z ==П ¦—Песчаная подсыпка
Пленка
-ДСП d = 25мм или гипсокартонная плита 2х9мм
ДСП со связями (паз-пружина) d = 25мм
— Волокнистый изоляционный материал d = 25мм
-Лаги на упругих прокладках
-Песчаная подсыпка 50мм
Пленка
ДСП d = 25мм
1_
- Цементная стяжка ZE d = 50mm
Волокнистый изоляционный материал 30/25 мм
ДСП или фанера d = 25мм
, .-¦
'ж = 54дБ
ДСП со связями (паз-пружина) d = 16мм
Волокнистый изоляционный материал 28/25 мм
Бетонные плитки мин. т' = 120кг/м2
ДСПо*= 16мм
3.15. Расчет перекрытий 383 j|
ш
¦¦¦' -*¦ /
.- / •
i
' /1
,_
/Tw = 45:iB
/.. „ = 66дБ
I ДСП со связями (паз-пружина) d = 19мм
Песчаная подсыпка мин. 80мм
i=Tl
Пленка
1
-Черный пол
Обрешетка (сплошная) или гипсокартонные
плиты d= 12,5мм
'7/
rvT?^'Vv ¦'.;¦-'•!¦¦' ¦
У?;-54лБ
ДСП со связями (паз-пружина) с/= 19мм
Несущие балки
р Волокнистый изоляционный материал мин.
1 d= 100мм
Обрешетка на пружинных бюгелях
Гипсокартонные плиты d= 12,5мм
•¦ /а
- ДСП d= 25мм
- Несущие балки
-Волокнистый изоляционный материал мин.
d= 100мм
- Гипсокартонные плиты, ДСП или фанерная плита
d= 12,5мм
Къг71лБ
ДСП со связями (паз-пружина) d= 25мм
- Бетонные плиты (тротуарные плиты) 50/50 см
d- 50мм
Волокнистый изоляционный материал 30/25мм
W 384 3. Звук — зашита от шума
_\W у
>600
W
i
i
- ДСП со связями (паз-пружина) d = 25мм
- Звукоизоляционная упругая плита d = 25мм
S'^15MP/m2
— Бетонные плиты* d = 60мм '
- Пленка
ДСП или фанерная плита d = 28мм
/?'w==63;iB
ДСП со связями (паз-пружина) d = 25мм
Волокнистый изоляционный материал мин. d-
^ —i I 20мм
э™ ~| I I Лаги на упругих прокладках около 40мм
Песчаная подсыпка около 40мм
Полиэтиленовая пленка
i
/\\''. /. ./.Ь/у, .>¦ \\< .
• ДСП со связями (паз-пружина) d = 22мм
- Волокнистый изоляционный материал 30/25мм
Бетонные плиты 50/50 см, мин. о* = 50мм
приклеенные; поверхностная масса
т'= ЮОкг/м2
®
J Стяжка из литого асфальта мин. d = 25мм
I ДВП на битумно-вяжущем мин. d = 6мм
|Г .-/. •-'• /.II/.'
— Кокосовое волокно, мин. d = 30мм
Бетонные плиты 50/50 см, приклеенные,
мин. d = 50мм
поверхностная масса т' = 120кг/м2
* Бетонные плиты или бетонные камни со сторонами длиной макс. 40см на холод-
холодной битумной мастике, открытые швы между камнями, поверхностная масса ми-
минимум 140 кг/м2.
3.15. Окна
3.16. Окна
Если рассматривать фасады зданий с точки зрения воздействия различных
источников шума со стороны улицы (автомобили, люди), рельсовый транс-
транспорт (трамваи, железная дорога), воздушный транспорт (самолеты) и вод-
водный транспорт (лодки, пароходы), то окна окажутся в большинстве случаев
слабыми местами с точки зрения звукоизоляции. Если требуется уменьшить
влияние вышеназванных источников шума, то следует начать с окон.
Звукоизоляция окон в значительной степени зависит от:
• толщины листового стекла
• угла падения звуковых волн (волновые совпадения)
• уплотнения швов и притворов
• частоты звука
Как и для стен, для окон и остекления частоты совпадения (граничная
частота) вследствие волновых совпадений при косом падении звука играют
значительную роль.
Эффект волновых совпадений может быть ослаблен при двухслойном
остеклении тем, что выбирают стекла разной толщины. Таким образом,
можно в области волновых совпадений повысить величину звукоизоляции.
Граничную частоту (частоту совпадения) при обычном остеклении мож-
можно рассчитать по формуле:
12000
d — толщина стекла в мм
Р — угол падения звука
Пример L Обычное остекление.
Толщина стекла d = 4мм
Угол падения звука Д = 45°; /?2= 90°.
Решение:
12000 f 12000
/Gr~4.sin245°; Gr 4-sin2 90°
/Gr = 6000Гц /Сг = 3000Гц
W386 3. Звук — зашита от ш,
Пример 2. Обычное остекление.
Решение:
Gr
12000
12-sin2 45°
/Gr = 2000Гц
60
50
ДБ
1 1
6
/
1
\
1 1
i
i
I
I
I
I
-i—
I
40
30
20
^ 10
® 125 250 500 1000 2000 Гц
160 315 630 1250 2500
200 400 800 1600 3150
Частота f >
Рис. 3.45. Частотная характеристика, включая провал в частотах совпадений
для листа стекла толщиной 12мм при различных углах падения звука
При двойном остеклении резонансная частота приблизительно может
быть рассчитана по формуле:
/Gr~1200U-
1
¦ , .здесь
dL — расстояние между стеклами в мм;
d{nd2- толщина обеих стекол в мм.
3.15. Окна
«И
Пример 3. Двойное остекление.
Два стекла с d{ = 4мм
d,= 8мм
dL= 12мм
Решение:
r+1U± = 812Гц
Следует иметь в виду: также и для окон более тонкий лист стекла должен
быть установлен с более шумной стороны.
Также, как велико многообразие окон по остеклению и по конструкции,
также многочисленны и формулы для расчета оцененной величины звуко-
звукоизоляции/^.
Простые окна с обычным одинарным листовым стеклом:
Спаренные окна:
"о мо ыо
Двойные раздельные окна в общей раме:
d0 d0 d0
Простые окна с изоляционным остеклением стеклопакетом с газовым
заполнением межстекольного пространства:
Простые окна со стеклопакетом (спаянное стекло) с газонаполненным
межстекольным пространством:
"о wo uo
Простые окна со стеклопакетом с межстекольным пространством, за-
заполненным воздухом:
|Г388 3. Звук - зашита от шума
dx — толщина тяжелого листа стекла в мм;
d2 — толщина более тонкого листа стекла в мм;
dL — толщина межстекольного пространства;
dQ — относительная величина 10мм;
kR — поправочный коэффициент для перемычек рам.
Таблица 3.13. Поправочные коэффициенты к
Оцененная величина
звукоизоляции
остекления
40
42
44
46
48
50
Поправочный коэффициент
к
для R^ рамы=46дБ
-1,0
-1,5
-2,1
-3,0
-4,1
-5,5
вдБ
дляКц,рамы=49дБ
-0,5
-0,8
-1,2
-1,8
-2,5
-3.5
Пример 4. Спаренное окно.
Решение:
Л; = -1 + 6 -4 + 39 - 2 = 38дБ
Пример 5. Двойное раздельное остекление в одной раме.
d{ = 8мм; d] = 200мм
Решение:
Я; =101ё + 51§
/?;, = -1 +19,5 -4 + 39 = 53,5дБ
Пример 6. Простое окно со стеклопакетом, газонаполненное межстеколь-
межстекольное пространство, запаянный стеклопакет.
d{= 8мм; dx — 12мм
*/2=4мм; /:R=—2,1
3.17. Двери 389|
Решение:
8 12 4
w 10 10 10
/?'w = -1 4- 1,2 -4 + 46 - 2,1 = 40,1дБ
Как и при двухслойных стенах, в случае двойного остекления воздушная
прослойка имеет важное значение для повышения оцененной величины зву-
звукоизоляции. Она увеличивается при удвоении толщины прослойки на 4,5дБ
согласно формуле:
3.17. Двери
Тогда, как окна в наружных стенах являются самым слабым местом, двери
являются с точки зрения звукоизоляции слабыми местами во внутренних
стенах.
Эти слабые места заключаются в:
• полотне самой двери (небольшая масса)
• уплотнении дверного фальца
• щели между полотном двери и полом
• неплотностях рамы, в основном у дверных петель
Масса дверного полотна
Так же, как и в стенах для дверей звукоизоляция в значительной степени
зависит от поверхностной массы. Нормальные межкомнатные двери име-
имеют поверхностную массу от 10 до 20 кг/м2. Отсюда по диаграмме на рис.3.26
их звукоизоляция составляет около 27дБ. Если нужно достичь более высо-
высоких значений, то можно, например, заполнить трубчатые пустоты в пустот-
пустотных ДСП сухим песком, что позволит достичь величины звукоизоляции
около 37дБ. При этом рост звукоизоляции достигается не только за счет уве-
увеличения поверхностной массы, но также в основном за счет того, что зву-
звуковой импульс передается от песчинки к песчинке и, тем самым, теряет свою
действенность.
Дальнейшее увеличение величины звукоизоляции возможно за счет при-
применения двухслойной конструкции двери. Оба слоя могут быть сделаны из
фанерных или древесно-стружечных плит разной толщины. При этом по-
получаются поверхностные массы около 30кг/м2 с величинами звукоизоля-
звукоизоляции от 35 до 40дБ. Такие тяжелые двери предъявляют повышенные требо-
требования не только к тем, кто ими пользуется (большие усилия для открывания
W390 3. Звук — зашита от шума
— закрывания), но так же и к дверной арматуре (тройной притвор, усилен-
усиленная арматура).
Уплотнение двойного фальца
При повышенных требованиях к звукоизоляции двери необходимо особое
внимание уделить конфигурации дверного фальца. Мягко пружинящие уп-
уплотняющие полоски только тогда эффективны, когда с помощью арматуры
и запирания они запрессовываются в фальц вокруг всего дверного полотна.
Нижнее примыкание
Самое лучшее дверное полотно и полная герметизация фальцев не будут
иметь полного эффекта, если между полом и полотном двери будет про-
промежуток. Как правило, сегодня в дверях не устраивают порогов, так, что
уплотнение должно происходить другим образом.
Нижнее уплотнение может обеспечиваться:
• Шлейфовым уплотнением с помощью полоски резины. Оно, однако,
имеет недостаток в том, что возникает шум при открывании — закрыва-
закрывании двери.
• Опускным уплотнением, когда дверь при запирании прижимается к полу.
Уплотняющий профиль из резины вставляется в нижнюю часть дверно-
дверного полотна.
два тонких слоя, связанных брусками
круглые трубчатые пустоты заполнены
песком
Рис. 3.46. Легкое полотно двери
J^* 20дБ
Рис. 3.47. Полотно из ДСП с круглыми
пустотами Л,.» 37дБ
с различными по толщине слоями.
Промежуток заполнен минеральным
войлоком
Рис. 3.48. Двухслойное полотно
резина
вая
сколь-
скользящая
ПОЛ ОС'л ¦•
Рис. 3.49. Примыкание к полу с резино-
резиновой скользящей полоской или с устрой-
устройством Шаль-экс (Schall-Ex)
3.18. Лестницы 391%
Рис. 3.50. Уплотнение двойным фальцем
Пространство между дверной коробкой и стеной
Передача шума через такие щели устраняется заделкой их минеральной ва-
ватой или запениванием уплотняющей пеной.
Особо высокие требования
С помощью соответствующих тяжелых дверей обитых стальными листами
величины звукоизоляции можно довести до 50дБ и более, как это требуется
для радио- и телестудий, а также для определенных залов заседаний. Если
нужно обеспечить еще более высокие значения, то можно применить две
раздельных двери.
3.18. Лестницы
С точки зрения звукоизоляции лестницы и лестничные клетки представля-
представляют собой большую проблему. Не только хотьба по ступенькам ведет к пере-
передаче звука примыкающей стене, но также передача звука происходит через
связанную со стеной площадку. Для решения этой проблемы существует
много возможностей:
• Устройство лестничной клетки в двухслойных кирпичных стенах, при-
причем слои должны разделяться полностью друг от друга слоем из звуко-
звукоизоляционного материала или мероприятиями согласно рис. 3.52 — 3.61.
| L. __ -
• I !
! iL.br
0 Плавающая стяжка
© Эластичное опирание лест-
лестничного марша
!
Рис. 3.51. Лестница внутри двухслойных кирпичных стен; на площадке. Пла-
Плавающая стяжка; проступи на упругом основании
|Г392 3. Звук — зашита от шума
""""If 1
Одежда ступеней —
Растворная подушка
Битуминизированная —
мягко волокнистая
плита
Рис. 3.52. Упругое опирание одежды ступеней
Угловой элемент
ступени
Растворная подушка
Битуминизированная
мягко-волокнистая
плита
Рис. 3.53. Упругое опирание одежды сгупеней
-Длительно-эластичный шов
! !1
ur-
ur^ Одежда пола (ступеней)
*- Длительно-эластичный шов
[¦•-¦. ! '—Изоляция боковой
| ¦ j полоской
'¦т~ — 1 г "~ — —Стальной уголок
' Сторона с кантом
Рис. 3.54. Устройство лестничного марша или площадки (разрез)
S
-Одежда пола (ступеней)
Растворная подушка
I г- Плита марша
Рис. 3.55. Лестничный марш без связи со стеной
3.18. Лестницы 393%
Бортовая полоска
I Одежда пола (ступеней)
Стяжка
I— Разделитель-г Длительно-эластичная мастика
ная (укрыв- — Полоска изоляционного
материала
ная) пленка
Изоляцион-
[~~ ный слой
Рис. 3.56. Плавающая стяжка на площадке, а также упругое опирание лест-
лестничного марша
— Упругая опора
Рис. 3.57. Упругое опирание площадки
f( 394 3. Звук — зашита от шума
Сборная часть консоли
Эластомер 20мм
Разделительная шовная полоска
HW 22/20
Антивибрационная
арматурная вставка
Г
24
-- {¦
_ 4
i
¦" I
Плита площадки —
Разделительная шовная
полоска HW 22/20
Эластомер 20мм
Растворный шов —
Полистирольный
пенопласт
Рис. 3.58. Соединение монолитной площадки с монолитной стеной лестнич-
лестничной клетки посредством антивибрационной арматурной вставки
I— Одежда пола (ступеней)
J |— Стяжка
=^— Укрывная пленка
Изоляционный слой
Плита площадки
Рис. 3.59. Плавающая стяжка на плите площадки с присоединением к стене
Шов из длительно- -> '
эластичного материала |
Опорная часть
Рис. 3.60. Присоединение монолитного марша через антивибрационную
вставку к площадке
3.19. Водопровод 395J
Шов из длительно- —
эластичного материала
Площадка
Опорная часть
Рис. 3.61. Присоединение монолитного марша через антивибрационную ар-
арматурную вставку
3.19. Водопровод
3.19.1. Водопровод питьевой воды
Шумы возникают при открывании запорных вентилей (кранов) внутри
уменьшенного сечения арматуры, а не в самих трубопроводах, так как там
сечение всегда больше. Шумы передаются вдоль трубопроводов на стены и
перекрытия, на которых они закреплены. Упругое закрепление трубопро-
трубопроводов на стенах в упругих хомутах, упругая подвеска трубопроводов или
одежда труб изоляционным материалом в стенах действенны только тогда,
когда сами краны, в которых возникает шум, жестко связаны со стеной.
Хомут —j
для трубы
Водопровод
Рис. 3.62. Жесткое закрепление
Хомут для трубы —
Упругое —-.
опирание
• Водопровод ¦
Рис. 3.63. Упругое закрепление
I /
Хомут для трубы1— Ч
- Эластичная подвеска
Упругое опирание (резина)
Рис. 3.64. Упругое опирание и подвеска
|Г396 3. Звук — зашита от шума
Шумы в трубопроводах тем сильнее, чем больше скорость потока воды и ее
давление (напор). Чтобы напор не был слишком большим, требуется чтобы в
спокойном состоянии в трубе давление не превышает 5 бар (= 500кПа =
0,5МПа). Если имеет место более высокое давление, то необходимо в систему
врезать устройство для понижения давления. Спокойное состояние - это ког-
когда все краны закрыты и вода не течет.
3.19.2. Трубопроводы канализации (водоотведение)
В трубопроводах водоотведения различают три вида источников шума:
1. Шумы в падающих (вертикальных) трубах => падающие шумы.
2. Шумы при изменении направления движения воды с вертикального на
горизонтальное, т.е. из падающих трубопроводов в собирающие трубо-
трубопроводы (коллекторы) => шумы водяного удара.
3. Шумы в коллекторах => текучие шумы.
Чтобы исключить такие мешающие шумы или, по крайней мере, их в
значительной степени ограничить применяются следующие мероприятия:
• Правильная с точки зрения строительной акустики планировка (трубо-
(трубопроводы нельзя прокладывать у стен помещений, которые должны быть
защищены от шума).
• Поверхностная масса стен, на которых закрепляются трубопроводы во-
водоотведения, не должна быть меньше 220кг/м2.
• В случае легких перегородок необходимо устраивать дополнительную
стенку на относе от перегородки.
• Прокладка трубопроводов водоотведения должна быть осуществлена с
учетом защиты от корпусного шума.
• Следует избегать слишком многих и слишком резких изменений направ-
направления движения жидкости.
Канализационные трубопроводы в помещениях, где необходима шумо-
защита, не должны прокладываться свободно, а должны располагаться в
штрабах в стенах и быть изолированы от стен оберткой звукопоглощаю-
звукопоглощающим материалом.
3.19.3. Санитарное оборудование
Санитарное оборудование, такое, как ванны, душевые поддоны, унитазы, биде,
умывальные и кухонные раковины, должны при монтаже или упруго закреп-
закрепляться на опорах, или устанавливаться на плавающую стяжку. При навеске на
стены смывных бочков, биде или раковин, они должны закрепляться так, что-
чтобы не передавать корпусный шум в стены.
3.19. Водопровод 3971
3.19.4. Устройства отопления и климатизации
Котлы отопления, вентиляционные установки, тепловые насосы, а также
стиральные машины, сушильные машины и т.п. приборы должны устанав-
устанавливаться на упругих опорах или на плавающую стяжку.
Таблица 3.14. Требуемая величина звукоизоляции от воздушного и ударного шума
для защиты от передачи шума из чужих жилых помещений по DIN 4109
Стро-
Строка
Части зданий
Требования
J?'wTpe6.
ДБ
1. Многоэтажные здания с жилыми квартирами i
1
2
3
4
О!
8
&
Перекрытия под
чердаками общего
пользования, напр.
сушильные помещения,
кладовые, и подходы к
ним
Перекрытия между
квартирами (и лестни-
лестницы, разделяющие
квартиры), а также
перекрытия между
чужими рабочими
помещениями и т.п.
эксплуатационными
единицами
Перекрытия над
подвалами, вестибюля-
вестибюлями, лестничными
помещениями, под
помещениями для
пребывания людей
Перекрытия над
проездами, въездами в
общие гаражи и т.п. под
помещениями для
пребывания людей
53
54
52
55
ГпЛУтреб.
ДБ
Примечания
1 рабочими помещениями.
53
A0)
53
A0)
53
(Ю)
53
(Ю)
В зданиях, имею-
имеющих не более 2-х
квартир требования
составляют:
Ястреб. = 52дБ
L'n>vTpe6. = бЗдБ
Перекрытия между
квартирами,
которые отделяют
друг от друга
квартиры или
квартиры и чужие
рабочие помеще-
помещения. В зданиях,
имеющих не более
2-х квартир,
требование состав-
составляет Ястреб. =52дБ
Требование L\ w
действительно
только для переда-
передачи шума в чужие
помещения для
пребывания людей.
Мягко пружиня-
пружинящие покрытия
полов при выпол-
выполнении требований
могут не учиты-
учитываться.
3. Звук — зашита от шума
Стро-
Строка
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Перекрытия
Лестницы
| Стены
Части зданий
Перекрытия под/над
игровыми и 1.п. обще-
общественными помещения-
помещениями
Перекрытия под терра-
террасами и лоджиями над
помещениями для
пребывания людей
Перекрытия под курти-
куртинами и зимними садами
Перекрытия и лестницы
внутри квартиры,
имеющей два этажа
Перекрытия под ванны-
ванными комнатами и туалега-
ми
Перекрытия под прихо-
прихожими
Лестничные марши и
площадки
Межквартирные стены и
стены между чужими
рабочими помещениями
Стены лестничных
клеток и стены, отделя-
отделяющие квартиры от
вестибюлей
Требования
Ястреб.
дБ
55
—
54
-
53
52
?'я„треб.
ДБ
46
A7)
53
(Ю)
53
(Ю)
53
(Ю)
53
(Ю)
53A0)
58
E)
Примечания
Вследствие сильной
передачи низких
частот могут
потребоваться
дополнительные
мероприятия по
защите от корпус-
корпусного шума.
Требование касается
только чужих
рабочих помещений.
Требование касается
только передачи зву-
звука в чужие рабочие
помещения.
Мягко пружинящие
покрытия пола мо-
могут не приниматься в
расчет
См. 8 и 9
Требования к лест-
лестничным маршам в
зданиях с лифтами и
к лестницам в зда-
зданиях, имеющих не
более 2-х квартир -
не предъявляется.
Для стен с дверьми
действительно
требование:
*'Wlpe6(CTeHbI> =
/TWTpe60lBepH)+15flB
3.19. Водопровод
Стро-
Строка
14
15
16
17
Стены
Двери
Части зданий
Стены рядом с проезда-
проездами, въездами общих
гаражей
Стены, отделяющие игро-
игровые или подобные обще-
общественные помещения
Двери вестибюлей или ле-
лестничных клеток, отделя-
отделяющие их от квартир, об-
общежитий или рабочих
помещений
Двери, которые отделяют
вестибюли или лестнич-
лестничные клетки непосред-
непосредственно от жилых
помещений (не через
прихожие)
Требования
Я'„треб.
дБ
55
55
27
37
Г„треб.
ДБ
Примечания
2. Односемейные двойные дома и дома блокированного типа.
18
19
20
Перекрытия
Стены
Перекрытия
Лестничные марши и
лестничные площадки,
перекрытия под входны-
входными вестибюлями
Стены, разделяющие
квартирные блоки
-
57
48
A5)
53
A0)
При однослойных
стенах, разделяющих
квартирные блоки,
мягко-пружинящие
материалы покрытия
пола могут согласно
требованиям Норм
не приниматься в
расчет.
3. Гостиницы.
21
22
1 Перекрытия
Перекрытия
Перекрытия под или над
бассейнами для плава-
плавания, игровыми или
подобными обществен-
общественными помещениями для
зашиты спальных
помещений
54
55
53
(Ю)
46
A7)
Из-за усиленной пе-
передачи низких частот
могут потребоваться
дополнительные ме-
мероприятия по защи-
защите от корпусного
шума.
3. Звук — зашита от шума
Части зданий
Требования
Ястреб.
дБ
Гугреб.
ДБ
Примечания
23
Лестничные марши и
площадки
58
E)
Требования к
лестничным
маршам в зданиях с
лифтами — отсут-
отсутствуют
24
Перекрытия под вести-
вестибюлями
53
(Ю)
Требования спра-
справедливы только для
передачи ударного
шума в чужие поме-
помещения для пребыва-
пребывания людей
25
Перекрытия под ванны-
ванными и туалетными с или
без стока воды по полу
54
53
A0)
26
Стены между номерами,
вестибюлями и номера-
47
ми
27
Двери между вестибюля-
вестибюлями и номерами
32
4. Больницы, санатории.
28
29
30
31
32
Перекрытия
54
Перекрытия над/под
бассейнами, игровыми
или т.п. общественными
помещениями
55
Лестничные марши и
площадки
Перекрытия над вести-
вестибюлями
Перекрытия под или над
ваннами и туалетами с
или без стока воды по
полу
54
53
A0)
48
A7)
58
E)
53
(Ю)
53
(Ю)
Из-за усиленной
передачи низких
частот могут потре-
потребоваться дополни-
дополнительные мероприя-
мероприятия по защите от
корпусного шума
Требования к лест-
лестничным маршам в
зданиях с лифтами
не предъявляется
Действительно толь-
только для звукоизоля-
звукоизоляции от ударного
шума чужих рабочих
помещений
3.19. Водопровод
Стро-
Строка
33
34
35
36
37
|
s
Части зданий
Стены между:
• палатами, врачебными
кабинетами и комната-
комнатами для обследования
больных
• вестибюлями, холлами
и этими помещениями
Стены между:
• операционными и пе-
перевязочными помеще-
помещениями
• вестибюлями, холлами
и этими помещениями
Стены между помеще-
помещениями интенсивной
терапии и холлами и
этими комнатами
Двери между кабинета-
кабинетами и помещениями для
обследований, а также
холлами
Двери между:
• холлами и палатами
• операционными и по-
помещениями интенсив-
интенсивной терапии
• холлами и операцион-
операционными и помещениями
интенсивной терапии
Требования
Л'^треб.
ДБ
47
47
37
37
32
Гя„треб.
ДБ
Примечания
5. Школы и др. учебные заведения.
38
39
к
о
1
ё
Перекрытия между
помещениями для
занятий или подобными
помещениями
Перекрытия над или под
холлами, вестибюлями
55
53
(Ю)
53
(Ю)
Требования действи-
действительны только для пе-
передачи шума в чужие
помещения с пребы-
пребыванием людей.
3. Звук — зашита от шума
Стро-
Строка
40
41
42
43
44
45
к
н
В*
С
1
S
м
Части зданий
Перекрытия между поме-
помещениями для занятий или
подобными помещения-
помещениями и "особо громкими"
помещениями, как напр.,
спортивными залами, му-
музыкальными помещения-
помещениями, производственными
мастерскими
Стены между помеще-
помещениями для занятий и
подобными помещения-
помещениями
Стены между такими по-
помещениями и холлами
или вестибюлями
Стены между такими по-
помещениями и лестнич-
лестничными клетками
Стены между такими по-
помещениями и "особо
громкими" помещения-
помещениями, как напр., спортив-
спортивные залы, музыкальные
помещения, мастерские.
Двери между помещени-
помещениями для занятий или по-
подобными помещениями
и холлами (вестибюлями)
Требования
Д>реб.
дБ
55
47
47
52
55
32
?я„треб.
ДБ
46
A7)
Примечания
Из-за сильной
передачи низких
частот могут
потребоваться
дополнительные
мероприятия для
защиты от корпус-
корпусного шума.
3.19. Водопровод
Таблица 3.15. Допустимые уровни звукового давления в защищаемых помещениях
от шумов инженерного оборудования и работы производственных предприятий
Строка
1
2
3
4
Источник шума
Водоснабжение
и водоотведение
Прочие виды инж.
оборудования
Предприятия
в дневное время:
6-22 часа
Предприятия ночью:
22-6 часов
Вид защищаемого помещения
Жилые и спальные
комнаты
Уровень звук.
давления,
макс. дБ
35
30
35
25
Учебные и рабочие
помещения
Уровень звук.
давления,
макс. дБ
35
35
35
35
Таблица 3.16. Требования по изоляции от воздушного шума наружных конструкций
Строка
1
2
3
4
5
6
7
Область
уровня
шума
I
11
III
IV
V
VI
VII
Уровень
наружного
шума
вдБ(А)
До 55
56 до 60
61 до 65
66 до 70
71 до 75
76 до 80
>80
Виды помещений
Палаты
в больницах
и санаториях
Жилые
комнаты
в квартирах,
номера
в гостиницах
и т.п. учебные
помещения
и т.п.
Помещения
бюро и т.п.
Треб. RfWrn наружных
ограждающих конструкций в дБ
35
35
40
45
50
По местным
данным
По местным
данным
30
30
35
40
45
50
По местным
данным
-
30
30
35
40
45
50
W404 3. Звук — зашита от шума
Поправочные значения для требуемой результирующей величины зву-
звукоизоляции по вышеприведенной таблице в зависимости от соотношения
Av+f/^g
Поправка
2,5
+5
2,0
+4
1,6
+3
1,3
+2
1,0
+ 1
0,8
0
0,6
-1
0,5
-2
0,4
-3
i4w+F — площадь наружной стены включая окна помещения для пребывания
людей
Ас — площадь пола соответствующего помещения
Таблица 3.17. Требуемая величина звукоизоляции треб. /?'Wres комбинации наружных
стен и окон
Строка
1
2
3
4
5
вдБв
30
35
40
45
50
Величины звукоизоляции для комбинации стена/
окно дБ/дБ при процентном соотношении окон в %
10%
30/25
35/30
40/25
40/32
45/30
45/37
50/35
55/40
20%
30/25
35/30
40/35
45/40
50/37
55/42
30%
35/25
35/32
40/30
45/35
50/40
55/45
40%
35/25
40/30
45/35
50/40
55/45
50%
50/25
40/32
50/30
40/37
60/35
50/42
60/40
60/45
60%
30/30
45/32
40/37
60/42
-
Таблица справедлива для жилых зданий с высотами помещений около
2,50 м и глубине помещений 4,50 м или более.
3.20. Определение общего уровня шума 405j|
3.20. Определение общего уровня шума
Как уже было упомянуто при объяснении понятий, уровни шума не могут
просто складываться или вычитаться, а должны складываться и вычитаться
логарифмически.
3.20.1. Многие одинаковые источники шума
Для сложения, или вычитания
• многих
• одинаковых
источников шума действительна упрощенная формула:
Lo6m=Ll+W-lgn
Lx - уровень шума источника, определяющего шумность
п — число источников шума
1общ - суммарный уровень всех источников шума
Пример 1.
Машина с уровнем шума бОдБ.
?общ=60дБ+1(Мё1 = 60дБ
Пример 2.
Две машины с уровнем шума по бОдБ каждая.
Аяш = 60лБ +10' te2 = 63дБ
Пример 3.
Три машины по бОдБ каждая.
/,о6щ=60дБ+10-1еЗ = 65дБ
Пример 4.
Десять машин по бОдБ каждая.
10 '
При двух одинаково громких источниках звуковая энергия удваивается,
однако человеческое ухо это воспринимает по-другому.
Повышение уровня шума на ЮдБ человек воспринимает как в два раза
более громкий звук. При наложении двух одинаковых отдельных уровней
шума общий уровень шума повышается только на ЗдБ.
Это действительно также и для двух источников шума на пороге слыши-
слышимости в ОдБ.
W406 3. Звук — зашита от шума
Пример 5.
Два источника шума по ОдБ.
1общ =0дБ+ 1О-^2 = ЗдБ
Таким образом: ОдБ + ОдБ = ЗдБ
Это объясняется тем, что ОдБ не означает, что звуковое воздействие отсут-
отсутствует, а только то, что оно находится за порогом слышимости, т.е. не вос-
воспринимается человеком. Если будут действовать одновременно два таких
звуковых явления, то они будут слышимы человеком.
Далее справедливо, что 40дБ + 40дБ = 43дБ
80дБ + 80дБ = 83дБ
Пример 6.
В одном бюро 4 одинаковых установки создают уровень шума /,обш = 66дБ.
Каков будет уровень шума, если отключить 3 установки?
Lx = 66дБ - 10 • Ig3 = 66дБ -10 • 0,48 = 61,2дБ
Пример 7.
Четыре установки создают уровень шума ?общ = 66дБ. Каков будет уровень
шума если отключить 2 установки?
Lx = 66дБ - 10 • Ig2 = 66дБ -ЗдБ = бЗдБ
3.20.2. Многие различные источники шума
На практике редко встречаются случаи, когда в одном помещении имеются
только одинаковые источники шума с одинаковыми уровнем шума. Если
необходимо сложить вместе различные уровни шума в общий, то это следу-
следует делать по формуле:
Lo6m =101g(l00l/l + 1001L2 +10°'^ + ...10W?»), где
Lx — Ln — уровни шума отдельных источников
Эту формулу можно применить и для одинаковых источников шума.
Пример 1.
Два источника шума на пороге слышимости с ОдБ каждый.
L^ = 10 • lgA001 ° + 1001 °) = 10 • lgA0° + 10°) = 10 • lg(l + 1) =
= 10 1g2= 10 0,3
3.21. Шумозащита в градостроительстве 407 jjj
Пример 2.
Три одинаковых источника шума по 80дБ каждый.
1обш = 10 • lgA0°1 80 + 100'1 80 + 10°х 80) = 10 • lgA08 + 108 + Ю8) =
° Ш = 84,77дБ « 85дБ
Пример 3.
Три источника шума с I, = 90дБ; L2= 50дБ; L,= 75дБ.
Lo5m = 10 • lgA0°' 90 + 10°» 50 + 10°' 75) =
= 90,14дБ«90дБ
Пример 4.
Четыре источника шума с I, = бОдБ; L2= 70дБ; L3= 45дБ; LA= 80дБ.
1общ = 10 • lgA0°1 60 + 100'1 70 + Ю0'1 45 + Ю0-1 80) =
° Щ
общ
° Щ = 10 • lgA06 + Ю7 + 104-5 + Ю8) = 10 • lg(l,l 103 • 108) =
= 10 • 8,045 = 80,45дБ « 80дБ
Пример 5.
Самый громкий источник из примера 4: L4= 80дБ будет отключен.
1общ = 10 • lgA0° J *° + 100.1 70 + 100,1 45) =
общ
= 70,43дБ « 70дБ
Пример 6.
Источники с Lx = бОдБ и L3 = 45дБ по примеру 4 будут отключены.
А*щ = 10 ' 1&10°Л 7°+ 1001 8°) = 10 " ^'Ю • Ю8) = 10 • 8,04 =
= 80,41дБ«80дБ
Уровнями шума источников, которые более чем на ЮдБ тише, чем
наибольший из них, при определении общего уровня шума можно
пренебречь.
3.21. Шумозащита в градостроительстве
К ограждающим конструкциям, отделяющим здания и сооружения от внеш-
внешней среды (таким, как например наружные стены, окна, крыши) наряду с
теплозащитными требованиями предъявляются также требования защиты
от наружного шума.
3.21.1. Виды шума
Наружные шумы согласно DIN 4109 подразделяются на:
W408 3. Звук — зашита от шума
Ч^УЛ
1. Транспортный шум
на улице: грузовики, легковые автомобили, мотоциклы, автобусы;
на рельсах: поезд, трамвай;
на воде: корабли, водный спорт;
в воздухе: самолеты.
2. Производственный шум
Расчеты шумозащиты в градостроительстве проводятся по DIN 18005.
Эти расчеты ведутся в дБ (А), что учитывает некоторым образом чувстви-
чувствительность человеческого уха.
3.21.2. Виды источников шума
Для наружного шума различают три различных типа источников:
1. Точечные источники шума (машины, приборы).
В случае точечного источника шума эмиссия (излучение звука) проис-
происходит из одной точки. В качестве точечного источника можно также рас-
рассматривать эмиссию шума с участка площади, наибольшая длина кото-
которого / составляет максимум 07, расстояния S до места эмиссии. В
большинстве случаев длина / - это диагональ. Место эмиссии - это ме-
место возникновения шума, откуда исходит звук. Место имиссии - это
место расположения приемника (жилое здание, больница, общежитие).
Е - место эмиссии
I - место имиссии
S - удаление центра тяжести места
эмиссии от места имиссии (т.е. при-
приемника, например первый ряд домов)
Этот промышленный район может
рассматриваться как точечный источ-
источник шума, если / < 0.7-S.
Если / > 0,7-S, то место эмиссии дол-
должно рассматриваться как плоско-
плоскостной источник шума.
2. Плоскостные источники шума (ремесленные предприятия и их комплек-
комплексы, промышленные зоны, торговые центры, стоянки автомобилей).
Плоскостные источники — это такие, у которых наибольший размер /
составляет больше, чем 0,7 удаления места эмиссии от места имиссии
3.21. Шумозащита в градостроительстве 409 jjj
Уровень шума от плоскостного источника рассчитывается по формуле:
Iw =Zw«+101g—,дБ, здесь
Л
Lw - логарифмическая величина в среднем излучаемой с каждого м2 пло-
площади звуковой мощности в дБ/м2.
А — величина плоскостного источника шума в м2.
Ао — относительная величина площади в 1м2.
Можно принять:
для ремесленных предприятий и их комплексов Lw,= 60дБ/м2
для промышленных зон Lw,= 65дБ/м2
Например, ремесленная зона, 800м2
Zw = 60дБ + 101g —^- = 89<Э?
1м
3. Линейные источники шума (грузовики, легковые автомобили, железная
дорога, трамвай).
Линейным источником шума называют источники, излучающие звук по
своей длине. Это автомобили на дороге, железная дорога, трамвай. Уро-
Уровень звуковой мощности Lw рассчитывается по формуле:
Lw =LW, +101g—,дБ
^m,25 = 37,3 +10 • lg[M ¦ A + 0,082 • p))
ALV = [23 - 3,5 ¦ Vp + 0,2 • p\ [lg(t; - 2)]
Lw — логарифмическая величина в среднем излучаемой с каждого м2 пло-
площади звуковой мощности в дБ/м2.
/ — общая длина источника шума
/0 - относительная длина = 1м
Lm 25 - усредненный уровень на расстоянии 25м от середины источника при:
• нерифленом литом асфальте
• допустимой максимальной скорости в 100км/ч для легковых автомоби-
автомобилей и 80км/ч для грузовых автомобилей при свободном распростране-
распространении шума
М- плотность автомобильного потока в час (маш/час)
р - процент грузовых автомобилей от всего транспортного потока (%) (>2,8т
общего веса)
W410 3. Звук — зашита от шума
ALSlr0 — поправочная добавка в зависимости от поверхности дороги
V — макс, допустимая скорость
ALV — поправочная добавка для различных макс, скоростей
ALStg — поправочная добавка для подъемов
Таблица 3.18. Поправка ALSlrO для различных дорожных покрытий
Поверхность дороги
Нерифленый литой асфальт
Асфальтобетон
Бетон или рифленый/вальцованный литой асфальт
Мостовая с гладкой поверхностью
Мостовая с негладкой поверхностью
0
-0,5
+1,0
+2,0
+4,0
Таблица 3.19. Поправка ALStg для подъемов
Подъемы в %
>5
6
7
8
9
10
Для каждого следующего процента уклона
Промежуточные значения следует интерполировать
ALS. дБ
0
0,6
1,2
1,8
2,4
3,0
0,6
Таблица 3.20. Примерные часовые значения плотности движения М и примерные
процентные соотношения грузовых автомобилей р (свыше 2,8т доп. общего веса).
Тип дороги
Федеральные автобаны
Федеральные автодороги
Областные, районные
дороги и между селениями
Дороги проселочные
Днем с 6:00 до 22:00
Л/ (авт./час)
0,06 ¦ DTV
0,06 • DTV
0,06 • DTV
0,06 • DTV
Р(%)
25
20
20
10
Ночью с 22:00 до 6:00
М (авт./час)
0,014 DTV
0,011-DTV
0,008 • DTV
0,011 DTV
Р(%)
45
20
10
3
DTV - средняя ежедневная плотность движения
3.21. Шумозащита в градостроительстве 41 Ijj)
Пример 1.
/?=35%, К=60км/час
Решение:
AIv = [23 - 3,5 • л/35 + 0,2 • 35] ¦ [lg- F0 - 2)] = -2,06дБ
АЦ, =-2дБ
Пример 2.
Федеральный автобан; DTV = 3800авт./день; р по норме.
Решение:
Днем:М= 0,06 • 3800 = 228авт./ч; по норме/? = 25%
Ночью: М= 0,014 • 3800 = 53,2авт./ч; по норме/? =
Днем:?т25 = 37,3 + 10 • lg[228(l + 0,082 • 25)] = 65,7дБ
Ночью:' Lm25 = 37,3 + 10 • lg[53,2(l + 0,082 • 45)] = 61,ЗдБ
Пример 3.
Федеральная автодорога; DTV= 1700авт./час;
р = 25% днем; р = 30% ночью
Поверхность дороги: вальцованный литой асфальт.
Подъем дороги с уклоном 8%.
Допустимая скорость V= 80км/час
Требуется найти: уровень звукового давления Zw.
Решение:
Днем:М= 0,06 • 1700 = 102км/ч
Ночью: М = 0.011 • 1700 = 18,7км/ч
Днем:?т25 = 37,3 + 10 • lg[102(l + 0,082 • 30)] = 62,8дБ
Ночью: ' 1т2, = 37,3 + 10 • lg[18,7(l + 0,082 • 30)] = 55,4дБ
Днем: д^ = B3-3,5л/25 + 0,2 • 25)-(lg80-2) =-1,01дБ
Ночью: ALy =B3-3,5>/30 + 0,2-30)(^80-2) = -0,95дБ
Днем: Zw = Lm 25 + ALStr0 + AIV + AlSlg + 17,6дБ
Lw = 62,8 + 1,0 - 1,01 + 1,8 + 17,6 = 82,2дБ
Ночью: Lw = 55,4 + 1,0 - 0,95 + 1,8 + 17,6 = 74,9дБ
3.21.3. Шумозащитные стены
Во многих случаях невозможно снизить уровень шума за счет увеличения
расстояния до источника. Шумозащитные стенки или насыпи уменьшают
уровень шума у приемника и позволяют, таким образом, располагать жи-
жилые районы ближе к транспортным коммуникациям.
WA12 3. Звук — зашита от шума
Экран
Приемник
(место имиссии)
Источник
шума \
Рис. 3.65. Шумозащитная стенка
Эффективность шумозащитной стены тем больше, чем больше величи-
величина экранирования Z. Величина экранирования Z— это разница кратчайше-
кратчайшего обходного пути над, или вокруг экрана и прямого пути от источника к
приемнику. Заметное снижение уровня шума наступает только тогда, когда
линия, соединяющая источник с верхом экрана, значительно превышает
место расположения приемника.
Z=A+B-C
Если а > ЛсП. и Ь > hcfr то
2 \а
Величину экранирования Z можно не только рассчитать, но и опреде-
определить с помощью диаграммы на рис. 3.66. Величины а и Ь на диаграмме мож-
можно менять.
Наряду с величиной экранирования Z определяющей характеристикой
снижения уровня шума за счет шумозащитной стены является величина к:
Как показывают примеры 1 и 2 (табл. 3.21) высокие значения величины
экранирования Z и, соответственно, высокое снижение уровня шума мож-
можно достичь, если шумозащитная стенка возведена на небольшом расстоя-
расстоянии от источника и приемника. Если, напротив, отрезки а и Ъ большие (при-
(примеры 3 и 4) то можно обеспечить небольшие величины Z.
Если расстояния а и Ь оба большие (примеры 7 и 8), то можно достичь
только совсем малых значений Z, это значит, что для увеличения экраниро-
экранирования надо значительно повысить эффективную высоту стенки, напр. Aeff=
6,0м.
3.21. Шумозащита в градостроительстве 4l3j|
Таблица 3.21. Величины Znpn высоте экрана 2,0м и 3,0м при различных расстояниях
a vi b по диаграмме
Пример
1
2
3
4
5
6
7
8
а= Юм
Ь = 3м
я = 5м
? = 4м
а= Юм
Ь = 100м
а= Юм
Ъ = 500м
я = Юм
2> = 8м
а = 5м
Ъ = 500м
д = 30м
? = 30м
а = 30м
Ь=\00м
При Ле#= 2,0м
Z
0,9
0,9
0,23
0,2
0,45
0,4
0,13
0,085
При h = 6,0м
При Леу= 3,0м
Z
2,0
2,1
0,5
0,45
1,0
0,87
0,3
0,2
0,8
Пример 1.
Шумозащитная стена: а = 15м
Aeff=3,0M
Aeff
к= 3,0A5 + 50) = 195м2
Решение:
По диаграмме Z= 0,4
I +
Расчетным путем: 2 = -т— I —+— I = 0,39
При этом получается снижение уровня шума AL:
для шумов на автодорогах 14,8дБ
для шумов на рельсах 13,0дБ
для промышленного шума 11,0дБ
W414 3. Звук — зашита от шума
Рис. 3.66. Диаграмма для определения величины экранирования Z
Приведенный на диаграмме пример: а = 12м, Ь = 20м, htff= 2м, Z= 0,27м.
3.21. Шумозащита в градостроительстве 415 J
0,01 0,02
Рис. 3.67. Диаграмма для определения ALz для шумов уличного движения
Пример 2.
Для жилого района на плоском участке территории необходимо снизить вос-
воспринимаемую ухом шумовую нагрузку в 2 раза, i.e. уровень шума должен
быть уменьшен на ЮдБ (А).
Расстояние а = 12,0м; Ь = 30м
Какой высоты должна быть шумозащитная стена?
Решение:
Для а = 12м и Ь = 30м по диаграмме: Z= 0 => Ле1Т= 2,3м
Расчетным путем: высота экрана
= 2,27м
|Г416 3. Звук — зашита от шума
Уменьшение уровня шума AL/9 которое обеспечивает шумозащитная сте-
стена, можно определить по диаграммам на рис. 3.67, 3.70 и 3.71.
Если источник шума имеет уровень шума на ЮдБ(А) ниже, то он вос-
воспринимается в два раза тише. На фасаде дома, противоположном источни-
источнику шума можно без расчетов принимать уровень шума на ЮдБ(А) ниже, чем
на шумной стороне, при условии, что шум не отражается на этот фасад ни-
никакими другими плоскостями.
Лесопосадки
Густые лесопосадки с сильной кустарниковой порослью под кронами дере-
деревьев дают ощутимое снижение уровня шума от 5дБ до ЮдБ. Условием явля-
является постоянное наличие кустарниковой растительности под кронами и то,
что такие посадки расположены не далее 50м от источника и приемника.
Исходные данные при свободном распространении шума:
20
50 100 200 500
Плотность движения М авт./час *-
1000
2000
5000
10000
авт./час
Расстояние: 25м от середины рассматриваемой полосы движения.
Поверхность дороги: нерифленый литой асфальт.
Скорости: легковые автомобили ЮОкм/час; грузовые автомобили 80км/час.
Рис. 3.68. Усредненные значения уровней шума Lm 25 для уличного движения
3.22. Удаление от источника шума 417 ]|
Процент грузовых автомобилей р
1Оо
Рис. 3.69.ПоправкаА1>Дляразличныхдопустимых макс, скоростей в зависи-
зависимости от процента грузовых автомобилей р
5 m 10
Рис. 3.70. Диаграмма для определения А1г для промышленных шумов.
^418 3. Звук — зашита от шума
25
dB
20
15
10
5
0
^^ ^
7
11
^K=50
7 'Г
/
/
/
i
4
T
1
1
1
1 A
Ш
>1
1 J
/ .<
H
. ^
i
4
/
/
^-—,
ч
f
1
—•
±* J-^T !
A
f\
f
/
f
J
1 jJ^V A
7
f
/ 4
/
r
/
i
—¦ —
^ —
/
1
у
/
J- f=
J. ^10
i
200
500
000
000
000
000
I
I
I
[J
I
I
0.01 0,02 0,05 0,1 0,2 0.5 1
z »-
5 m 10
Рис. 3.71. Диаграмма для определения ALz для шумов железнодорожного и
др. рельсового транспорта
3.22. Удаление от источника шума
Если приблизиться к источнику шума, то уровень шума увеличиться, и, на-
наоборот, если удаляться от источника шума, то уровень шума будет умень-
уменьшаться. Также и для расстояний в таких расчетах справедливо, что они вво-
вводятся в расчет только в логарифмическом отношении друг к другу.
Действительны следующие формулы:
Для точечных источников шума, например, машина, установка:
п
При увеличении расстояния: [^ = Ц -201g—-
При уменьшении расстояния: 1^ = Lx + 20 lg—-
R\
3.22. Удаление от источника шума 419
Для линейных источников, например, железная дорога, трамвай, авто:
При увеличении расстояния: L2 =Ц -101g—-
R\
При уменьшении расстояния: L2 = Lx + 101g—-
R\
Здесь:
Rx — первоначальное расстояние
R2 - изменившееся расстояние
Lx — первоначальный уровень шума
L2 - уровень шума после изменения расстояния до источника
Расстояние обозначается буквой R (радиус), так как звук распространяется
в пространстве в виде шара.
Пример 1.
Точечный источник шума дает на расстоянии 5,0м уровень шума 73 дБ. Ка-
Каков будет уровень шума на расстоянии 10,0м?
I2 = Z1-201g^- = 73-201g— = 73-20-0,301 = 67 дБ
Rx 5,0
Пример 2.
Точечный источник шума дает на расстоянии 18,0м уровень шума 82дБ. Ка-
Каков будет уровень шума на расстоянии 9,0м?
^ —= 82 + 20-0,301 = 88дБ
9,0
Удвоение расстояния от точечного источника шума дает уменьшение
уровня шума на 6дБ. Уменьшение в половину расстояния дает повы-
повышение уровня шума на 6дБ.
Пример 3.
Точечный источник шума на расстоянии 25,0м дает уровень шума 40дБ. Ка-
Каков будет уровень шума на расстоянии Юм?
L2 =Ц +20^ = 40 + 2018^
/Vj 10
|f 420 3. Звук — зашита от шума
Пример 4.
Точечный источник шума на расстоянии 5м дает уровень шума 82дБ. Какое
нужно выбрать расстояние, чтобы уровень шума составил 70дБ?
8270 12
lg/?2-lg5 = 12/20
lg Д2 = 0,6 + Ig5 = 0,6 + 0,69897 = 1,29897
Л2=Ю1-И897= 19,91м
Пример 5.
Точечный источник шума на расстоянии 40,0м дает уровень шума 68дБ.
Какое нужно выбрать расстояние, чтобы уровень шума составил 50дБ?
40,0
- = 1009
40,0
R2= 317,73м
или
lg/J2-lg40 = 0,9
igR, -1,602=0,9
3.22. Удаление от источника шума 421
\gR2 =2,50206
Л2=102'50206= 317,73м
Пример 6.
Уровень шума дороги на расстоянии 25м от нее составляет 65дБ. Каков уро-
уровень шума на расстоянии 50,0м от нее? (Дорога - линейный источник)
50-65
25"
Пример 7.
Уровень шума дороги на расстоянии 30м от нее составляет 72дБ. Каков уро-
уровень шума на расстоянии 15м от нее?
4=^ + 10^ = 72+ 101g— = 72 + 3,01 = 75дБ
Л, 15
Удвоение расстояния от линейного источника шума дает уменьшение
уровня шума на ЗдБ. Уменьшение расстояния в два раза дает увеличе-
увеличение уровня шума на ЗдБ.
Это показывает, что вследствие дефицита городской территории, в улич-
уличном движении уменьшение шумового воздействия не всегда достижимо за
счет удаления района жилой застройки от улицы.
Пример 8.
Трамвай слышно на расстоянии 50,0м с уровнем шума в 42дБ. Какой уро-
уровень дает трамвай на платформе на расстоянии 1,0м?
Z2=Z1+101g-^- = 42+101g— = 42+101,699 = 59дБ
Rx 1,0
Пример 9.
Уровень шума на расстоянии 50,0м от автобана составляет 72дБ. На каком
удалении уровень шума падает на 25дБ?
|Г422 3. Звук — зашита от шума
47 = 72-101* А;
101g-^- = 72-47 = 25дБ
500
Л, = 15811л* = 15,81км
или начиная с
lg^2/50 = 2,5
lg*2-lg50 = 2,5
lgi?2 =4,1989
R2 = Ю4198' = 15811м = 15,811km
Уровень шума
(г)
1 Источник шума ¦—
dB~]
Уровень шума
|(x-3)dB|
Уровень шума Уровень шума
[Источник шума! ® ®
i-З) dB
xdB
а
а_
Рис. 3.72. Уровень шума в зависимости от отдаления от источника
4. Пожарная защита
4.1. Пожар - пожарная безопасность
Под словом «пожар» понимают огонь, оставляющий ущерб в зданиях и со-
сооружениях. Пожар, таким образом, - это огонь, приносящий ущерб. Пожа-
розащита, напротив, имеет целью сделать ущерб от огня, или возможного
огня, как можно меньшим. В пожарной защите различают:
• предупредительную защиту: здесь речь идет с одной стороны о чисто стро-
строительной пожарозащите, с другой стороны - о мероприятиях, связан-
связанных с установкой специальных приборов для предупреждения пожара.
К последним относятся огнетушители, встроенные спринклерные уста-
установки и прочие установки, предупреждающие пожар. При предупреди-
предупредительной строительной пожарной защите материалы, конструкции и
объемно-планировочные решения выбираются таким образом, чтобы
огонь не имел возможности возникнуть;
• борьбу с огнем: к борьбе с пожаром причисляют все мероприятия, имею-
имеющие целью погасить уже развившийся пожар для того, чтобы уже по-
появившийся ущерб сделать как можно меньшим. Сюда относят все ме-
мероприятия пожарных.
О пожарной безопасности говорят, если здание построено по правилам
предупредительной пожарозащиты. Так как пожарозащита относится к ком-
компетенции земель ФРГ, то федеральные земли установили примерные стро-
строительные правила, в которых они во многом согласовали свои строитель-
строительные законодательства. Пожарозащита распространяется не только на
строительный объект и его жителей, но и на соседнюю застройку и ее жите-
жителей.
Пожарозащита имеет три компонента:
• Строительные материалы: DIN 4102, часть 1
• Строительные конструкции: DIN 4102, часть 2
• Планировочное решение
Уже путем выбора материалов можно оказать влияние на пожарную на-
нагрузку. Под пожарной нагрузкой понимают сумму всех сгораемых материа-
материалов в сооружении по их энергетической величине (кВт • ч/и2).
|f 424 4. Пожарная защита
4.2. Классы строительных материалов
4.2.1. Несгораемые строительные материалы
DIN 4102 различает сгораемые и несгораемые строительные материалы. Не-
Несгораемые относятся к классу строительных материалов А. Строительные
материалы этой категории - это материалы, которые нельзя зажечь, и ко-
которые не являются пожарной нагрузкой.
Класс А подразделяется на две группы:
А1: такие строительные материалы, которые не требуют особых доказа-
доказательств их негорючести, как, например, гравий, песок, бетон, сталь,
пеностекло, каменные изделия.
А2: такие строительные материалы, которые в их основных составляющих
являются негорючими, они обладают незначительными по объему го-
горючими субстанциями, как, например, гипсокартонные огнезащитные
плиты d> 12,5мм, стекловолокно, полистиролбетон. Для этого класса
материалов за исключением огнезащитных гипсокартонных плит
(GKF-Platten), необходимо приводить доказательства (сертификаты,
результаты независимой экспертизы) их негорючести.
Также и негорючие материалы участвуют пассивно в процессе пожара,
хотя от них не исходит пожарной опасности, и они не поддерживают по-
пожар. Из-за жара они изменяют форму, увеличиваются в объеме и, тем са-
самым, создают давление на другие строительные конструкции. Так как по-
пожар - это химический процесс, то строительные материалы изменяют под
воздействием его не только свои физические характеристики, когда они
становятся мягкими или даже плавятся, но вследствие пожара образуются
новые материалы с другими свойствами, чем были первоначально.
4.2.2. Сгораемые строительные материалы
У сгораемых строительных материалов оценивают следующие свойства:
• как быстро строительный материал воспламеняется, т.е. какое время про-
проходит с момента начала воздействия огня или температуры, пока он не
начнет гореть;
• как долго материал не теряет несущей способности после начала горе-
горения (статика);
• каково дымообразование при горении материала => препятствие при
эвакуации и пожаротушении.
4.3. Отдельные строительные материалы
Для классификации горючих строительных материалов на переднем пла-
плане стоит не сгораемость, так как горение присуще почти всем материалам, а
то, как быстро они воспламеняются.
Так различают:
Трудно воспламеняемые строительные материалы В1.
Эти материалы имеют свойство прекращать горение после удаления ис-
источника огня, как, например, гипсокартонные плиты GFK толщиной d <
12,5 мм, древесноволокнистые легкие строительные плиты на минераль-
минеральном связующем, дерево, пропитанное огнезащитными средствами - анти-
пиренами.
Нормально воспламеняющиеся строительные материалы В2.
В эту группу входят все горючие материалы, которые могут считаться
строительными материалами. Сюда относятся дерево, материалы из дере-
дерева, битумо картон.
Легко воспламеняющиеся строительные материалы ВЗ.
К ним относятся такие строительные материалы, как солома =» соло-
соломенные крыши, пенопласты => утеплитель, звукоизоляция, бумага => изо-
изолирующий материал, а также складируемые материалы, такие, как солома,
сено, хлопок.
4.3. Отдельные строительные материалы
Дерево
Дерево это испытанный и известный с давних пор горючий материал при-
причисляется в нормальном состоянии к строительным материалам класса В2.
Фанера толщиной менее 2 мм из-за легкой воспламеняемости причисляет-
причисляется к классу ВЗ. С помощью химической обработки дерево может достичь
класса В1. Внутри пожарозащитного класса имеются различия в поведении
при пожаре. Так, например, 1м3 древесины в форме тонких кровельных пла-
пластин (гонт) создает большую опасность воспламенения и, тем самым, боль-
большую пожарную опасность, чем 1м3 древесины в форме балок.
В случае пожара на дереве образуется слой древесного угля с плохой теп-
теплопроводностью, который препятствует дальнейшему горению. При сжи-
сжигании дерева образуется СО и СО2, а если дерево обработано огнезащитны-
огнезащитными средствами или материалами для отделки поверхностей, то образуются
также опасные ядовитые газы.
В противоположность многим якобы «хорошим» строительным матери-
материалам дерево - это строительный материал, который хотя и горит, однако
цепь молекул древесины под воздействием пожара не меняется, он облада-
4. Пожарная защита
ет хорошими теплозащитными качествами и не разрушается вдруг без пре-
предупреждающих симптомов. Обугленная поверхность затрудняет распрост-
распространение пожара. Тем не менее, дерево, существенно повышает пожарную
нагрузку.
Сталь
Сталь при резком повышении температуры, как например в случае пожара,
резко и сильно теряет прочность. Хотя сталь относится к негорючим мате-
материалам класса А\, без специальных защитных мероприятий она имеет ог-
огнестойкость 0 минут, так как вследствие ее большой теплопроводности (Я =
бОВт/мчК), уже за 5 минут сталь нагревается до 500°. Это является так назы-
называемой критической температурой для стали. Примерно через 10 минут с
начала пожара стальные конструкции складываются как карточный домик.
Сталь должна быть основательно защищена. Это может быть обеспече-
обеспечено за счет:
• огнезащитной краски (обмазки)
• обетонирования
• оборачивания теплоизоляцией
Так как сталь не горит, она не повышает пожарную нагрузку, т.е. не спо-
способствует увеличению температуры пожара. Сталь сильно расширяется: а,.
= 0,000012 м/м°С. Сталь расширяется на 1 м длины и на ГС роста темпера-
температуры на 0,012 мм. Это означает, что при росте температуры на 500° расшире-
расширение составляет 6мм на 1м строительной длины. Этому давлению не может
противостоять в случае пожара ни один материал.
Бетон
По своему субстантивному составу бетон считается негорючим материалом
класса А1, хотя он и имеет внутри себя сильно реагирующий на температу-
температуру материал - сталь. Теплопроводность бетона составляет только 2,1 Вт/м •
К, а стали — бОВт/м ¦ К, что при сильно армированных конструкциях и осо-
особенно в преднапряженных железобетонных элементах нельзя упускать из
виду.
Температурное расширение бетона и стали — напротив - почти одинаково,
что является одним из существенных предпосылок возможности объединения
этих двух материалов в новом материале — железобетоне.
Класс огнестойкости зависит от размеров конструкции и, в особенности,
от величины защитного слоя арматуры. Если защитный слой арматуры слиш-
слишком мал, то в случае пожара он отслаивается и отлетает. Сталь оголяется. По-
4.4. Строительные конструкции
следствия этого те же, что и у незащищенных конструкций. Так как сталь
воспринимает силы растяжения при изгибе железобетонной конструкции и
должна воспринимать силы от изгибающего момента в перекрытии, то несу-
несущая способность конструкции зависит от выполнения статических функций
арматуры. Бетонные и железобетонные конструкции не создают пожарной
нагрузки и не выделяют при высоких температурах токсичные (ядовитые)
газы*.
Алюминий
Алюминий — наиболее применяемый при отделке строительных сооруже-
сооружений цветной металл. Хотя этот металл сам не горит (А1), но в случае пожара
от него исходит определенная опасность. Его теплопроводность составляет
Я = 200Вт/мчК, т.е. она в 3 раза выше, чем у стали, а температура плавления
составляет уже 660е, что требует отдельного учета. Температурное расшире-
расширение в два раза больше, чем у стали 0^= 0,000024 м/м°С.
Преимущество алюминия с точки зрения пожарной безопасности зак-
заключается в том, что этот металл в основном не выполняет статические фун-
функции, а применяется для окон, дверей, перил, облицовки, т.е. при внутрен-
внутренней отделке. Вследствие низкой температуры плавления от этого металла
исходит тем не менее опасность того, что жидкий металл капает вниз и рас-
распространяет тем самым пожар на нижележащие этажи и осложнят пожаро-
пожаротушение.
Стекло
Стекло само по себе на основе своего сырьевого состава (кварц SiO2; сода
Na2CO3; известь СаСО3) является негорючим материалом (А1). Однако оно
имеет следующие недостатки с точки зрения пожарозащиты:
• это хрупкий материал =ф быстро колется;
• встраивается тонкими слоями (от 4 до 6мм);
• имеет температурное расширение о^= 0,000009м/м°С, которого доста-
достаточно для того, чтобы разрушить хрупкий материал такой толщины =»
напряжение в оконных рамах;
• светопрозрачный материал и поэтому прозрачный для тепловых лучей
=» общий коэффициент энергетического пропускания 0,8 означает, что
* В России огнестойкость конструкций выражается в минутах до потери конструк-
конструкцией несущей способности, до потери целостности (например, до образования
сквозных трещин) и до потери теплоизолирующей способности (например, разви-
развитие на противоположной от огня стороне стены температуры, при которой начина-
начинается тление обоев в соседнем помещении).
4. Пожарная защита
80% приходящей на стекло энергии (преимущественно в виде теплового
излучения) будет пропущено остеклением.
Особые пожарозащитные стекла выполняются в виде двухслойного ос-
остекления с прозрачной, установленной между стекол, пленкой. В случае по-
пожара эта пленка вспенивается и делает остекление менее проницаемым для
излучения, а также создает охлаждение между стеклами.
Пластмассы
Пластмассы в строительном сооружении, а также и в отделке и оборудова-
оборудовании помещений, больше не являются материалами, о применении которых
теперь раздумывают. Начиная от окон, подоконников, покрытия пола (ПВХ,
ковролин), отделки потолка, звуко- и теполизоляции, водопроводных и ка-
канализационных труб, изоляции труб, электропроводки, занавесей, кро-
кровельных материалов до приборов, мебели и кончая расческой и зубной щет-
щеткой.
Поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (ПЭ), полиуретан (ПУР) образуют
наиболее применяемые в сооружениях пластмассы. Пластмассы имеют низкую
температуру плавления, капают в случае пожара на жителей и пожарных и ус-
усложняют, тем самым, работы по пожаротушению. Поэтому пластмассы отно-
относятся к классу пожарной защиты В2 или даже ВЗ.
Некоторые пластмассы выделяют при пожаре токсичные газы, у ПВХ
газы соединяются с водой при пожаротушении и образуют соляную кисло-
кислоту (НС1).
4.4. Строительные конструкции
Строительные конструкции это конструкции, выполняющие конкретно за-
задуманные задачи в здании или сооружении. В противоположность строи-
строительным материалам строительные конструкции могут состоять из многих
материалов.
Строительные
Несущие
Не несущи®
Ограждающие
помещении
Не ограждаю-
ограждающие помещении
Ограждающие
помещении
Не ограждаю- |
ище ппшещемыщ
Стены
Перекрытия
Колонны
Столбы
Балки
Перегородки
Стеновые запол-
заполнения при кар-
каркасном строи-
строительстве
Парапеты
Трансформируе-
Трансформируемые перегородки
Мобильные
панели, разделя-
разделяющие помещения
4.5. Поведение строительных конструкций при пожаре 429j|
Стены
Несущее ! | Вз несущее \ j Ограждающие
Конструкции в
виде пластин для
восприятия
вертикальных
нагрузок (от
перекрытий) и
горизонтальных
нагрузок (от
ветра)
Конструкции в
виде пластин,
которые и при
пожаре несут
только собствен-
собственный вес и не
имеют функций
обеспечения
жесткости
здания. Ветро-
Ветровые нагрузки они
должны переда-
передавать на несущие
конструкции
Не огрзждгющ&т;
помещения |
Это внутренние сте-
стены, прорезанные
проемами, которые
не защищены огне-
огнезащитными конст-
конструкциями такого же
класса огнестойкос-
огнестойкости (обычные комнат-
комнатные двери)
Их задача состо-
состоит в том, что они
должны препят-
препятствовать рас-
распространению
пожара из одно-
одного помещения в
другое. Речь
идет о перего-
перегородках, стенах
лестничных кле-
клеток и т.п. Про-
Проемы в них долж-
должны проектиро-
проектировать при учете
воздействия по-
пожара по мень-
меньшей мере с трех
сторон
Далее существуют еще специальные конструкции, такие, как огнезащит-
огнезащитные устройства у дверей, остекления, трубопроводов, шахт вертикальных
коммуникаций.
4.5. Поведение строительных конструкций
при пожаре
В противоположность части 1 D1N 4102, которая классифицирует поведе-
поведение при пожаре строительных материалов, в части 2 классифицируется по-
поведение при пожаре строительных конструкций. При этом играет роль то
время, в течение которого конструкция должна выполнять возложенную на
нее задачу.
Задача
Статическая
несущая
функция
Не несущие
Выполнение задачи
Строительная конструкция под нагрузкой не должна разрушать-
разрушаться в течение этого времени при двухстороннем воздействии тем-
температуры пожара. В случае стальных колонн температура ни в
одном из мест не должна превысить 500°С => критическая тем-
температура. Статически нагруженные конструкции должны в те-
течение предписанного времени выдерживать воздействие не
только огня, но и воды при пожаротушении (сталь, бетон).
Такие конструкции не должны разрушаться под воздействием
собственного веса
4. Пожарная защита
Задача
Ограждаю-
Ограждающие помеще-
помещения
Выполнение задачи
Со стороны пожара
строительные
конструкции этой
категории в первую
очередь должны
препятствовать
распространению
,.?\ Со стороны, проти-
¦ " воположной пожару
l ватный тампон не
,,*-. должен воспламе-
1' няться
Температура в тече-
^ ние предписанного
огня и его переходу в Требования времени не должна
соседние помеще- ни в одном месте сте.
ния- ны превысить 180°С,
а в среднем не долж-
должна превышать 140°С.
4.5.1. Классы огнестойкости
Для определения длительности сопротивления огню испытуемые объекты
помещаются в пожарную камеру и подвергаются воздействию температур в
соответствии с диаграммой.
30 60 90 120 150 180 время эксперимента, минуты
Рис. 4.1. График стандартного нарастания температуры по времени (ЕТК)
V— температура в пожарной камере в °С
VQ - температура образца в начале эксперимента в °С
AV= V— VQ => прирост температуры в случае пожара
t — время воздействия в минутах
Следует отметить, что на вертикальной оси (оси ординат) откладывают-
откладываются не температуры, а разность температуры между температурой пожара и
исходной температурой.
По классу материала нельзя однозначно определить класс огнестойкос-
огнестойкости. Сталь, как строительный материал класса А1 не горит, она никогда не
4.5. Поведение строительных конструкций при пожаре
является причиной пожара и не создает пожарной нагрузки. Однако, если
она подвергается воздействию высоких температур, то конструкции из нее
складываются без предупреждения как карточный домик. Этой, так назы-
называемой критической температуры она достигает уже при 500°С, а преднап-
ряженные стальные конструкции - при 350°С. Под критической темпера-
температурой (Т ) понимают температуру в случае пожара, при которой
понижающийся от воздействия жара предел текучести стали становится
ниже существующего напряжения в конструкции.
Этого состояния по кривой ЕТК сталь достигает уже через 6 минут. Че-
Через 10 минут температура достигает уже 650°С. Критическая температура
уже превышена. 10 минут означают, что сталь из-за ее большой теплопро-
теплопроводности (Я = бОВт/мЧК) и своего чувствительного к температуре молеку-
молекулярного строения не достигает и самого низкого класса огнестойкости F30.
Таким образом, несущие стальные элементы никогда не должны устанав-
устанавливаться в незащищенном состоянии.
Рис. 4.2.
Пожарные испытания древесины показали, что сгорание сечения состав-
составляет 1мм в минуту, и что при воздействии пожара не происходит никаких
изменений в ее молекулярном строении. Единственным следствием явля-
является уменьшение сечения. Если хотят достигнуть в деревянных конструк-
конструкциях соответствующего предела огнестойкости, то необходимо выбирать со-
соответствующие большие размеры сечений элементов.
Для обгорания предназначены 90 мм древесины с каждой стороны стой-
стойки =» предел огнестойкости составляет 90 минут, стойка в незащищенном
виде имеет класс огнестойкости F90.
|Г432 4. Пожарная защита
Статически требуемое сечение
— Действительное сечение
Рис. 4.3. Предел огнестойкости необработанной антипиренами деревянной
стойки
Рис. 4.4. Деревянная балка после пожара
Таблица 4.1.
Сорт стали
Вид стали
Арматура бетона
Напряженная сталь
Напряженная сталь
Напряженная сталь
Класс стали
По DIN 1045
St 835/1030
St1080/1230
St 1325/1470
St1375/1570
St 1470/1670
St1570/1770
Критическая Т, °C
500
500
450
350
Пожарозащита
Поведение строительных материалов
при пожаре DIN 4102, часть 1
Негорючие строительные
материалы Л
; Негорючие
; строительные
Материалы без
¦mnw с незнвчт-
' тельными
рргаишческшмт
! включениями
!
Асбест, метал-
металлы, песок,
гравий, глина,
бетон, раствор,
пемза, вспучен-
вспученная глина,
перлит, стекло,
пеностекло,
кирпич, гипс,
каменное литье,
минеральный
войлок
J_
Негорючие
строительные
материалы,
которые
содержат
горючие
материалы,
часто с органи-
органическими
составляющи-
составляющими А2
Гипсокартон-
ные огнезащит-
огнезащитные плиты d>
12,5 мм,
стекловолокни-
стые маты,
стекловолокни-
стые плиты,
полистиролбе-
тон
Горючие материалы В
; Трудно |
| воспла- |
меняв- \
; мые
- В1
: |
Гипсокартон-
ные огнеза-
огнезащитные плиты
d<12,5 мм,
минерально-
связанные
древесно-
древесноволокнистые
легкие плиты,
синтетические
плитки,
плексиглас,
материалы,
обработанные
огнезащитны-
огнезащитными средства-
средствами
Нормаль-
Нормально вос-
пламеня-
пламеняемые
В2
JL
Легко
воспламе-
воспламеняемые
ВЗ
Дерево и
древесные
материалы
d>2 мм,
облицовка
плитками
ПВХ,
кровельный
картон
Дерево и
древесные
материалы d
<2 мм
(фанеров-
(фанеровка), древес-
древесный войлок,
хлопок,
бумага,
солома,
сено
Поведение строительных конструкций при
пожаре DIN 4102, часть 2
Классы огнестойкости F
i
Огнезадержи-
вающие (полуог-
(полуогнестойкие)
F30-60
Огнестойкость
Класс
F30
F60
F120
Время,
мин.
230
260
>120
•
I
Огнестойкие
F9O-180
Применяемый
в конструкции
материал
Сущест-
Существенные
состав-
составляющие
части
В
А
А
Прочие
состав-
составляющие
части
В
В
А
Краткое
обозна-
обозначение
F30B
F60AB
F120A
В течение времени огнестойкости функции
конструкций (несущие и ограждающие) не дол-
должны быть нарушены.
Существенные составляющие части: несущие
конструкции, элементы жесткости, рамные кон-
конструкции (каркасы) легких стен и перекрытий
Прочие составляющие части: штукатурки, де-
деревянные обшивки, облицовки
I
s
1
&:
I
I
I
Время огнестойкости
зависит от
i
I
Воздей-
Воздействие
пожара
Применяе-
Применяемые
материалы
Размеры
строитель»
ной конст-
конструкции
Строитель-
Строительное
решение
Одностороннее
многостороннее
Сталь, бетон,
каменная
кладка,
дерево,
утеплитель
четырехстороннее
трехстороннее
Пожарная
нагрузка
Масса (в
основном у
деревянных
конструкций,
но также и у
железобетон-
железобетонных конструк-
конструкций)
Степень
тонкости
(толщина)
сжатых
элементов
(колонн),
расстояние в
осях между
арматурой
Примыкание,
швы,
опирание
Статическая
система
Статически
определимые,
статически
неопредели-
неопределимые системы,
одноосная,
двухосная
передача
нагрузки,
защемление
[Статический
коэффици-
коэффициент исполь-
использования
Коэффициент
использова-
использования прочнос-
прочности применен-
примененных
строительных
материалов,
как следствие
внешних
нагрузок
Устройство
облицовок т
покрытий
Облицовка
стальных
конструкций,
дерева,
подвесные
потолки,
облицовки на
относе,
огнезащит-
огнезащитные покраски
стальных
элементов,
вспениваю-
вспенивающиеся в
случае
пожара и
теплоизоли-
теплоизолирующие
стальные
детали
Защитный
слой бетона
Хотя бетон
еще относи-
относительно хорошо
проводит
тепло, но он
все-таки дает
гораздо
лучшую
теплозащиту,
чем сталь.
Защитный
слой бетона
90 мм может
обеспечить
конструкции
класс огне-
огнестойкости
F180
4.5. Поведение строительных конструкций при пожаре
К критериям, требующим выполнения для отнесения к тому или иному
классу огнестойкости, относятся
F30 и F60:
• Препятствие для перехода огня из помещения в помещение.
• Ватный клубок не должен загораться на стороне стены (перегородки),
противоположной воздействию огня, и, тем самым, не будет перехода
огня из помещения в помещение.
• Ограждающие конструкции на противоположной от огня стороне не
должны нагреваться более чем на 180°С и в среднем не более, чем на
140°С.
• Несущие конструкции не должны в течение этого времени разрушаться
при воздействии расчетных и допустимых эксплутационных нагрузок, а
ненесущие не должны разрушаться от собственного веса.
• Несущие стены с проемами не должны в течение этого времени разру-
разрушаться под расчетной нагрузкой при двухстороннем воздействии огня.
• При статически определимых конструкциях, работающих на изгиб (пе-
(перекрытия) скорость прогибания не должна превышать величины Af/At =
/ 79000 • h в течение срока воздействия огня 30 мин.
Здесь Af/At - скорость нарастания прогиба в см/мин.
/ - расстояние между опорами в см
h - статическая высота конструкции (сечения) в см
F90:
F120:
F180:
Для этого класса огнестойкости кроме требований к конструкциям клас-
классов F30 и F60 ставятся дополнительно следующие требования:
• Для железобетонных колонн после пожара и пожаротушения арматур-
арматурные стержни с хомутами или обвязкой не должны быть оголены и по-
повреждены.
|Г436 4. Пожарная защита
Таблица 4.2. Подразделение на классы огнестойкости
Состав строительных
конструкций
Из несгораемых материа-
материалов класса В
В существенных (несущих
элементах, элементах
жесткости) из материалов
класса А. В остальных
составляющих частях —
класса В.
Из несгораемых материалов
класса А
Из сгораемых материалов
класса В
В существенных (несущих
элементах, элементах жестко-
жесткости) из материалов класса А.
В остальных составляющих
частях - класса В.
Из несгораемых материалов
класса А
Из сгораемых материалов
класса В
В существенных (несущих
элементах, элементах жестко-
жесткости) из материалов класса А.
В остальных составляющих
частях — класса В.
Из несгораемых материалов
класса А
Из сгораемых материалов
класса В
В существенных (несущих
элементах, элементах жест-
жесткости) из материалов класса
А. В остальных составляю-
составляющих частях - класса В.
Наим
коне
По ее
поведению
Огнезадер-
живающие
Огнезадер-
живающие
Огнезадер-
живающие
Огнезадер-
живающие
Огнезадер-
живающие
Огнезадер-
живающие
Огнестой-
Огнестойкие
Огнестой-
Огнестойкие
Огнестой-
Огнестойкие
Огнестой-
Огнестойкие
Огнестой-
Огнестойкие
енование
трукции
По DIN
Класс огне-
огнестойкости F30
Класс огне-
огнестойкости F30
Класс огне-
огнестойкости F30
Класс огне-
огнестойкости F60
Класс огне-
огнестойкости F60
Класс огне-
огнестойкости F60
Класс огне-
огнестойкости F90
Класс огне-
огнестойкости F90
Класс огне-
огнестойкости F90
Класс огнестой-
огнестойкости F120
Класс огнестой-
огнестойкости F120
Краткое
обозна-
обозначение
F30-B
F30-AB
F30-A
F60-B
F60-AB
F60-A
F90-B
F90-AB
F90-A
F120-B
F120-AB
Прирост
темпе-
температуры
по ЕТК,
°С
820
920
1000
1030
4.6. Специальные строительные конструкции 437 j)
Состав строительных
конструкций
Из несгораемых материа-
материалов класса А
Из сгораемых материалов
класса В
В существенных (несущих
элементах, элементах
жесткости) из материалов
класса А. В остальных
составляющих частях —
класса В.
Из несгораемых материа-
материалов класса А
Наименование
конструкции
По ее
поведению
Огнестой-
Огнестойкие
Огнестой-
Огнестойкие
Огнестой-
Огнестойкие
Огнестой-
Огнестойкие
По DIN
Класс огнестой-
огнестойкости F120
Класс огнестой-
огнестойкости F180
Класс огнестой-
огнестойкости F180
Класс огнестой-
огнестойкости F180
Краткое
обозначе-
обозначение
F120-A
F180-B
F180-AB
F180-A
Прирост
темпе-
температуры
по ЕТК,
°С
1030
1100
Начиная с F90 все строительные конструкции считаются огнестойкими.
4.6. Специальные строительные конструкции
4.6.1. Брандмауеры
• Это стены для отделения или разграничения участков пожара, чтобы из-
избежать перехода огня на другие здания или участки зданий.
• Брандмауеры должны устраиваться из материалов класса А и иметь класс
огнестойкости по меньшей мере F90.
• Брандмауеры должны соответствовать этой норме без облицовки.
• Брандмауеры должны доходить по высоте до поверхности кровли*.
• В случае пожара температура поверхности брандмауера на противопо-
противоположной от огня стороне нигде не должна превышать 180°С, а в среднем
не должна превышать 140°С.
4.6.2. Огнезащитные заполнения проемов
Сюда относятся двери, ворота, жалюзи, клапаны.
Эти строительные детали:
• должны быть самозакрывающимися
• должны обеспечивать ограждающую функцию для помещения
• должны предотвращать прохождение огня
* В России брандмауеры устраивают на высоту 50 см выше поверхности кровли.
|Г438 4. Пожарная защита
• могут нагреваться на стороне, противоположной огню до температуры
не более, чем на 180°С
• ватный тампон на этой стороне не должен тлеть и воспламеняться
Плотные для дыма и самозакрывающиеся двери необходимо устанавли-
устанавливать:
• в проемах необходимых помещений на лестницах
• в коридорах длинной более 40м (двери не должны иметь запоров)
Огнестойкие и самозакрывающиеся двери должны устанавливаться:
• в проемах внутренних брандмауеров
• в проемах огнестойких внутренних стен вместо брандмауеров
Огнезадерживающие и самозакрывающиеся должны быть двери:
• в проемах огнестойких перегородок между квартирами
• в проемах необходимых помещений лестничных клеток, ведущих на ниж-
нижний этаж, на неэксплуатируемый чердак, в мастерские, магазины, склад-
складские помещения и подобные помещения
4.6.3. Остекление
F-Verglasungen -
остекление типа F
• должны исключать
прорыв пламени
• не должны пропус-
пропускать дым
• не должны пропус-
пропускать тепловую радиа-
радиацию
• требования относи-
относительно роста темпе-
температуры на стороне,
противоположной
пожару, как для стен
де<180*С
!» ;!
If
¦< -:a-^.
G-Verglasungen - остекле-
остекление типа G
• должны исключать про-
прорыв пламени
• не должны пропускать
дым
• должны усложнять про-
прохождение тепловой ради-
радиации
• могут устанавливаться в
таких конструкциях, в ко-
которых по крайней мере с
одной стороны остекле-
остекления не будет пожара
Рис. 4.4. Требования к остеклению
4.6.4. Вентиляционные короба, трубопроводы
Такие строительные конструкции создают большую опасность распростра-
распространения по ним огня. По таким конструкциям отдельные очаги пожара могут
перемещаться в соседние помещения. Пожарозащитные клапаны, поэто-
поэтому, являются настоятельно необходимыми предупредительными меропри-
мероприятиями для предупреждения пожара.
4.6. Специальные строительные конструкции
4.6.5. Лестницы
Здания высотой более чем 2 полных этажа должны иметь одну собственную
лестничную клетку, проходящую снизу до верху до чердака.
LBO (земельный строительный кодекс) говорит при этом о «необходи-
«необходимых» лестницах.
Удаление помещений до лестницы или до выхода наружу:
• обычные помещения для пребывания людей макс. 35 м
• школьные и торговые помещения не на уровне земли макс. 25 м
• торговые точки макс. 35 м
• больницы макс. 30 м
• рестораны, гостиничные помещения макс. 25 м
• залы собраний макс. 25 м
• закрытые подземные гаражи макс. 30 м
• открытые гаражи макс. 50 м
Несущие конструкции необходимых лестниц должны изготавливаться:
• в зданиях с более, чем 2-мя квартирами: из несгораемых материалов или
из твердых пород древесины
• лестница не должна начинаться непосредственно за дверью, которая от-
открывается в сторону лестницы
• лестницы должны иметь по меньшей мере один крепкий и надежный
поручень
4.6.6. Лестничные клетки
Они наряду с коридорами с точки зрения пожарозащиты представляют со-
собой важнейшие помещения. С одной стороны они являются эвакуацион-
эвакуационными путями для жителей наружу, с другой стороны они обеспечивают до-
доступ пожарным командам. К ним предъявляются следующие требования:
• ни огонь, ни дым не должны проникать с этажей в лестничные клетки =>
датчики дыма обязательны
• их статические и ограждающие функции должны при пожаре обеспечи-
обеспечиваться дольше, чем у примыкающих к ним помещений
• должен быть обеспечен выход наружу
• в высоких зданиях должна быть установлена дополнительно еще одна
наружная лестница
• пожарная нагрузка в лестничных клетках должна отсутствовать
• должны быть обеспечены вентиляция, искусственное и естественное
освещение
4. Пожарная защита
4.6.7. Коридоры
Коридоры вместе с лестницами и лестничными клетками должны рассмат-
рассматриваться как часть комплекса эвакуационных путей. Поэтому коридоры дол-
должны быть связаны с лестницами и с выходами наружу. Для того, чтобы ко-
коридор мог служить эвакуационным путем, он должен удовлетворять
определенным требованиям:
• он должен оставаться незадымленным => самозакрывающиеся двери и
датчики дыма
• он должен быть свободным от пожарной нагрузки
• он не должен быть забит мебелью или другими товарами, препятствую-
препятствующими эвакуации (не должен быть складом)
• в него должны иметь доступ люди из всех рассматриваемых помещений
• он должен иметь хорошее искусственное или естественное освещение
• он должен иметь указатели путей эвакуации
• он должен быть доступен для спасательных команд
4.6.8. Пожарные отсеки
Здания подразделяются на пожарные отсеки для того, чтобы предотвратить
распространение огня на другие части здания.
Разделение на пожарные отсеки может происходить как в горизонталь-
горизонтальной плоскости (огнестойкие перекрытия), так и в вертикальном направле-
направлении (брандмауеры). Величина пожарных отсеков зависит от вида и величи-
величины здания.
Таблица 4.3. Классы огнестойкости специальных строительных конструкций по DIN
4102
Дли-
тель-
тельность
пожа-
ро-за-
щиты
в мин.
>30
>60
>90
> 120
> 180
Строи-
тель-
тельные
конст-
конструкции
F30
F60
F90
F120
F180
Нене-
Ненесущие
наруж-
наружные
стены
W30
W60
W90
W120
W180
Огнеза-
щит-
щитные
пре-
преграды
тзо
Т60
Т90
Т120
Т180
Остек-
Остекление
G30
G60
G90
G120
G180
Венти-
ляци-
ляционные
короба
L30
L60
L90
L120
L180
Трубо-
прово-
проводы
R30
R60
R90
R120
R180
Пожа-
ро-
защит-
ные
клапа-
клапаны
К 30
К 60
К 90
-
-
Шах-
Шахты
верти-
каль-
кальных
ком
муни-
каций
130
160
190
1120
1180
4.7. Избранные примеры конструкций и их классы огнестойкости 4411|
Брандмауеры должны устраиваться:
• как граничная стена здания, если расстояние до соседнего здания со-
составляет не более 2,5 м
• внутри больших или расположенных рядом друг с другом зданий на од-
одном участке - по меньшей мере через каждые 40 м
4.7. Избранные примеры конструкций и их
классы огнестойкости по DIN 4102, часть 4
Таблица 4.4. Минимальные толщины железобетонных и преднапряженных железо-
железобетонных плит из нормального бетона без пустот при статически определимом опи-
рании
Отличительная
черта конструкции
Минимальная толщи-
толщина d в мм плиты без
отделки
Минимальная толщи-
толщина d в мм плиты при
безригельном каркасе
с капителью
без капители
Минимальная толщи-
толщина плиты с выравни-
выравнивающей стяжкой
</вмм
d] в мм
Минимальная толщи-
толщина плиты и плаваю-
плавающей стяжки
dBMM
dx в мм
Минимальная толщи-
толщина d в мм стяжек из
несгораемых матери-
материалов или асфальта
Стены из железобе-
железобетона или преднапря-
женного железобе-
железобетона:
ненесущие
(и по DIN 1045)
несущие: </вмм
и в мм
Вид
конструкции
— i
*
-—————— -\
5"
3
-V
!
н
F30-A
60
150
50
60
60
25
25
80
120
12
F60-A
80
200
50
80
60
25
25
80
140
25
F90-A
100
200
50
100
60
25
25
100
170
32
F120-A
120
200
60
120
60
30
30
120
220
45
F180-A
150
200
75
150
80
40
40
150
300
65
|Г442 4. Пожарная защита
Таблица 4.5. Минимальные размеры балок и колонн из железобетона
Отличительная
черта конструкции
Балки: железобетон
и преднапряженныи
железобетон; воздей-
воздействие огня с 3-х сто-
сторон; статически
определимое опира-
ние без отделки:
Минимальная
ширина 6, мм
Минимальная
толщина г, мм
Колонна: железо-
железобетон; многосторон-
многостороннее воздействие
огня; без отделки:
d, мм
и, мм
Или альтернатива:
d, мм
И, ММ
С отделкой, напри-
например, штукатуркой:
</, мм
И, ММ
Колонна: железо-
железобетон; односторон-
одностороннее воздействие
огня; без отделки:
d, мм
и, мм
Вид
конструкции
¦"¦"¦ — ¦ -
1 Г \ 1
;?_ ..:.*/
У b*d 1
(f V\
..... ........ ..,_,,,
У
* bi-d У
F30-A
80
80
150
18
150
18
140
18
100
18
F60-A
120
90
200
30
240
25
140
18
120
25
F90-A
150
100
240
45
300
35
160
18
140
35
F120-A
200
120
300
55
400
45
220
18
160
45
F180-A
240
140
400
70
500
60
320
30
200
60
4.7. Избранные примеры конструкций и их классы огнестойкости 443jj)
Таблица 4.6. Минимальная толщина одно- и двухслойных ненесущих стен из гипсо-
картонных строительных плит F (гипсокартонные огнезащитные плиты GKF) со
стойками и ригелями из дерева
Отличительная черта
конструкции, ее вид:
Минимальная толщи-
толщина облицовки d
Минимальная толщина
изолирующего слоя dx
Класс огнестойкости
F30-B
40
F60-B
2х12,52)
40
F90-B
2x12,5
80
воздей- воздей-
воздействие ствие с трех
с четырех сторон
сторон
статически определимое
опирание
!=
статически неопреде-
неопределимое опирание
0 Альтернативно также 18 мм GKB или > 2x9,5 мм
GKB (GKB — гипсокартонные плиты обычного,
строительного типа)
2) Альтернативно также 25 мм
Таблица 4.7. Минимальная толщина и ширина несущих и ненесущих стен, а также
несущих столбов из кладки и стеновых строительных плит
Отличительная
черта конструкции
Минимальная тол-
толщина d, мм несу-
несущих стен из газо-
газобетонных блоков,
легкобетонных
пустотелых камней,
легкобетонных
камней
Минимальная тол-
толщина d в мм стен
из кирпича, сили-
силикатных камней
Стеновые панели
из гипса
Вид
конструкции
F30-A
75
G5)
115
G1)
60
F60-A
75
G5)
115
G1)
80
F90-A
100
A00)
140
(П5)
80
F120-A
125
A00)
140
A15)
80
F180-A
150
A25)
175
A40)
100
4. Пожарная защита
Отличительная
черта конструкции
Минимальная тол-
толщина d, мм несу-
несущих стен из газобе-
газобетонных блоков,
легкобетонных
пустотных камней,
легкобетонных
беспустотных
камней при
ст<0,ЗН/мм2
Прист<1,0Н/мм2
Прист< 1,6Н/мм2
Из стенового кир-
кирпича; силикатного
кирпича; шлако-
шлакоблоков при
<т<0,ЗН/мм2
Прист<1,4Н/мм2
Прист<3,0Н/мм2
Кирпичные пос-
постройки высотой
в этаж
Минимальный
размер сечения
b/d в мм/мм несу-
несущих столбов:
при максимальном
напряжении сжатия
ст<1,4Н/мм2
<т<3,0Н/мм2
Вид
конструкции
1 R
> b J-
F30-A
115
A15)
150
A15)
175
A50)
115
A15)
115
A15)
115
A15)
115
A15)
240/240
240/240
F60-A
150
A15)
175
A50)
200
A75)
115
A15)
115
A15)
140
A15)
165
A15)
240/300
300/365
F90-A
150
A15)
200
A75)
240
A75)
115
A15)
140
A15)
140
A15)
165
A65)
240/365
365/365
F120-A
150
A15)
240
B00)
300
B00)
140
A15)
175
A40)
190
A75)
190
A65)
300/365
365/365
F180-A
175
A25)
240
B00)
300
B40)
175
A40)
190
A75)
240
A90)
240
A90)
365/365
365/365
Значения в скобках действительны для стен с двусторонней штукатур-
штукатуркой.
РП V,
При мин. толщине штукатурки р,у /ai
/
PIVa\
мин. толщине штукатурки
PIVb/
d, > 10мм
4.7. Избранные примеры конструкций и их классы огнестойкости 445 Jj)
Таблица 4.8. Минимальные толщины стен, «стройность» и минимальный защитный
слой у однослойных и двухслойных брандмауеров
Отличительная
черта
конструкции
*- -V-V
¦о
Стены из нор-
нормального бетона
с применением
неармированного
бетона
Стены из армиро-
армированного бетона,
ненесущие; лежа
или стоя распо-
расположенные стено-
стеновые плиты
Стены из несущих
стеновых плит
или монолитного
бетона
Стены из легкого
бетона конгло-
мератно-порис-
той структуры
г> 1,2 кг/дм1
/•< 1,2 кг/дм3
Стены из кладки
MGr II, На или III
г> 1,2 кг/дм3
1,2>г>0,8
кг/дм3
г< 0,8 кг/дм3
Стены из армиро-
армированного газобе-
газобетона мин. PPW4
с г < 0,6 кг/дм3;
ненесущие, лежа
или стоя уста-
установленные сте-
стеновые панели;
несущие, стоя
установленные
стеновые панели
Допустимая
"стройность"
h/d
Размеры
по DIN 1045
Размеры
по DIN 1045
25
25
25
Размеры
по DIN 1053
Размеры
по DIN 4223
25
Минимальная толщина
d в мм при
однослойном
исполнении
200
120
140
250
300
240
290
290
175
200
двухслойном
исполнении
2x180
2x100
2x140
2x200
2x200
2x175
2x190
2x240
2x175
2x200
Минимальная
толщина
защитного
слоя
арматуры
11 R ММ
U D ММ
По DIN
1045
По DIN
1045
25
Отпадает
Отпадает
20
20
7/^446 4. Пожарная защита
Отличительная
черта
конструкции
Стены из вибро-
виброкирпичных сбор-
сборных элементов:
многодырочные
панели;
сложно-состав-
сложно-составные панели с
одним кирпич-
кирпичным слоем;
сложно-состав-
сложно-составные панели с
двумя кирпич-
кирпичными слоями
Допустимая
"стройность"
hjd
25
25
25
Минимальная толщина
d в мм при
однослойном
исполнении
165
190
240
двухслойном
исполнении
2x165
2x165
2x165
Минимальная
толщина
защитного
слоя
арматуры
UBMM
По DIN
1053
Таблица 4.9. Минимальная толщина защитной облицовки d в мм стальных колонн с
U/А < 300м1 с облицовкой гипсокартонными плитами F (= гипсокартонные огнеза-
огнезащитные плиты GKF) с закрытыми полостями
Конструкция сечения
"-
¦ . ¦. ..••.¦
L ¦-..-. .-• \t
'¦¦ — - — - — '
d
Класс огнестойкости
F30-AB
12,5
F90-AB
3x15
F120-AB
4x15
F180-AB
5x15
Таблица 4.10. Минимальная толщина облицованных стоек из древесины (целиковой
или клееной)
Отличительная черта
конструкции
."[— — Гипсокартонные
| строительные
! -в] плиты F (GKF) с
::—i _:...Jj ? закрытыми
1 d 1 Idi поверхностями
Минимальна;
Стойки d
80
i толщина в мм
Облицовки dt
15
Класс
огнестой-
огнестойкости
F30-B
Отличительная черта
конструкции
Минимальная толщина в мм
Стойки d
Облицовки dj
Класс
огнестой-
огнестойкости
Гипсокартонные
строительные
плиты F (GKF) с
закрытыми
поверхностями
160
2x12,5
F60-B
кладка или
стеновые
плиты (блоки)
80
50
F60-B
Пример облицовки стальной колонны
ii
v ¦ *
т
>
::d?:
Щ
ы
3; -г
- — Защитные уголки (угловые профили)
- Ядро или заложено кирпичом, или забетонировано
Тонкий металлический профилированный лист который можно растягивать
Обвязочная проволока а < 500 мм
Штукатурка
Проволочная сетка
?5 мм штукатурка с железнением поверхности
Таблица 4.11. Минимальная толщина штукатурки облицованных стальных колонн
Соотно-
Соотношение
объем/
площадь
U/A в м-1
<90
90-119
120-179
180-300
Минимальная толщина штукатурки d в мм над несущими шту-
штукатурку элементами (профилированный лист, растягивающийся
металлический лист или проволочная сетка)
Группа растворов РII
(известково-цементный раствор)
или РIV с (гипсово-известковый
раствор)
F30
15
15
15
15
F60
25
25
25
25
F90
45
45
45
45
F120
45
55
55
55
F180
65
65
65
65
Группа растворов РIV а
(гипсовый раствор) или РIV b
(гипсово-песчаный раствор)
F30
10
10
10
10
F60
10
20
20
20
F90
35
35
45
45
F120
35
45
45
60
F180
45
60
60
60
5. Строительная химия
5.1. Задачи строительной химии
Строительная химия наряду со строительной физикой и строительной био-
биологией является областью естественных наук, которая занимается не толь-
только химическим составом строительных материалов, но также, как здесь бу-
будет специально рассмотрено, изучает воздействие химических субстанций
в самих строительных материалах и вне их (из окружающей среды) на дол-
долговечность конструкций и выполнение ими своих функций.
Строительная химия в данной главе имеет центр тяжести и ограничена
специально только вопросами причин повреждений сооружений за счет
химических процессов и их последствий.
Повреждение сооружений
I
вызываются
Химическими
процессами
Биологическими | | Физическими
процессами | | процессами
газами
водой
кислотами
основаниями
(щелочами)
солями
коррозией
бактериями
микроорганиз-
микроорганизмами
растениями
старением
износом
вследствие
использования
выветриванием
(= разрушение
камней за счет
замораживания
и оттаивания и
других погод-
погодных воздей-
воздействий)
эрозией
(= оттранспор-
тированием
разрушенных
каменных
частичек водой
и ветром =>
образование
осадочных
каменных
отложений)
физические \
воздействия /
биологические
воздействия
/
j функциональные
1 (эксплутационные
| воздействия)
5.2. Газы 449
/ xi
химические
\ воздействия
V
Ущерб:
* использованию
* конструкциям
* строит, материалам
Рис. 5.1. Повреждающие воздействия на сооружение
Повреждение сооружения наступает тогда, когда строительный мате-
материал претерпевает изменение своего состава или строения в химичес-
химическом или физическом смысле и из-за этого больше не может, как преж-
прежде, выполнять свою задачу.
К выполнению функций относятся:
• Эксплутационные вопросы: например, негативное влияние на возмож-
возможность использования материала или конструкции.
• Конструктивные вопросы: например, нарушение несущей способности
конструкции.
• Технологические вопросы: например, потеря первоначальных свойств
материала.
• Эстетические вопросы: например, эстетический вид сооружения без тех-
технологических или конструктивных недостатков.
• Вопросы жилищно-культурные: не все люди оценивают определенные
негативные влияния одинаковым образом.
5.2. Газы
Во многих химических соединениях значительную роль играют следующие
четыре газа:
5. Строительная химия
Кислород О
Окксь углерода!
(угарный газ) !
СО ' I
Двуокись угле-
углерода {углекис-
{углекислый газ) СО-
Свойства:
• тяжелее возду-
воздуха 1 дм3- 1,43г
• бесцветный,
без запаха и
вкуса
• способствует
горению, но
сам не горит
• при сгорании
идет реакция
соединения с
образованием
оксидов
легче воздуха
1 дм3~0,09г
бесцветный,
без запаха и
вкуса
неядовитый
горючий газ,
который,
однако, не
поддерживает
горение
при долгом
горении соеди-
соединяется с
кислородом с
образованием
воды,при
быстром
горении обра-
образуется взрыво-
взрывоопасный газ
Оба этих газа содержаться как в кис-
кислотах, так и в щелочах.
примерно такой
же вес, как у
воздуха
1 дм3- 1,25г
бесцветный,
удушающий
запах, безвкус-
безвкусный
1 горючий газ
• очень ядовитый
=> смертельный
для вдыхания
при концентра-
концентрации 0,3%
• образуется при
горении при
недостатке
кислорода
тяжелее возду-
воздуха 1 дм3~1,98г
=ф осторожно!
Осаждается у
пола
бесцветный,
имеет слабый
кислотный
запах и вкус
не горит =>
подавляет
огонь
в воздухе
содержится в
концентрации
0,03%
Эти газы образуют основу соляной
кислоты.
5.2.1. Газы как причина повреждений
Некоторые из газов, являющихся причиной строительных повреждений (О,
N) находятся в воздухе, другие сначала выделяются промышленными пред-
предприятиями, транспортными средствами, частным домашним хозяйством, а
затем выбрасываются в атмосферный воздух. Так кислород в соединении с
водой приводит к образованию ржавчины на железе. Сферическое давле-
давление ржавчины за счет увеличения объема так велико B,5 раза), что она раз-
разрывает бетон и приводит к его отслоению.
Бетон —
Сталь -
Увеличение объема
Рис. 5.2. Действие ржавеющей арматуры
5.5. Кислоты
5.3. Кислоты
Кислоты образуются когда неметаллический оксид соединяется с водой. При
сгорании ископаемых горючих веществ образуется двуокись углерода, а при
сгорании нефти или угля образуется еще дополнительно двуокись серы.
Кроме этих кислот, которые состоят из газов образующихся при сжига-
сжигании ископаемых горючих веществ, имеются и другие кислоты, которые
имеют значение в строительной химии.
Кремний - это чистый кварц. Цемент вырабатывается обжигом сырья —
известняка, к которому для обогащения гидравлических свойств использу-
используются добавки.
Углерод + Кислород => Двуокись углерода + Вода => Углекислота
с + о2 =» со2 + н2о => н2со3
Сера + Кислород =» Двуокись серы + Вода =» Сернистая кислота
s + о2 =» so2 + н2о => h2so3
Двуокись серы + Кислород =» Триокись серы + Вода => Серная
кислота
so2 + о2 => so3 + н2о => h2so4
Кремний + Кислород => Двуокись серы + Вода => Кремниевая
кислота
Si + О2 => SO2 + Н2О => H2Si03
Такие добавки (гидравлические добавки) - это: =»
Двуокись магния
Двуокись кремния SiO2 ) Гидравлические добавки
/
2
• Глинозем А12О3 /
• Окись железа Fe2O3 _/
Гидравлические свойства означают, что эти вяжущие во влажных усло-
условиях (в присутствии воды) схватываются и твердеют. При таких вяжущих
наряду с карбонатным твердением говорят также еще о силикатном тверде-
твердении.
Следующей, важной в строительстве кислотой является азотная кисло-
кислота.
Азот + Кислород => Двуокись азота + Вода => Азотная кислота +
+ Азотистая кислота
2N + 2О2 => 2NO2 +H2O=» HNO3 +
HNO2
^452 5. Строительная химия
Азотистая кислота окисляется на воздухе очень быстро в азотную кисло-
кислоту.
Большинство металлов растворяются азотной кислотой с образован *.м
двуокиси азота, и кругооборот продолжается.
Си + 4HNO3 =» Си (NO3J + 2NO2 +2H2O
Как позволяет предположить уравнение реакции, процесс распада с про-
продуктами реакции Н2О и NO2 продолжается, так как эти вещества соответ-
соответствуют исходным продуктам.
Отличительный признак при написании формул всех кислот: хими-
химические формулы всех кислот начинаются с Н.
Сила действия кислот (кислоты расположены в порядке убывания силы):
Соляная кислота НС1
Серная кислота H2SO4 k
Азотная кислота HNO3
Сернистая кислота H2SO3 u
, Фосфорная кислота Н3РО4 к
Углекислота Н2СО
2СО3
Кремниевая кислота H2Si03 n
PQ
5.4. Щелочи (основания)
Щелочи образуются, когда окислы металла соединяются с водой. Натрий
разлагается в воде и при этом высвобождается как газ.
Гидрат окиси натрия используется для производства мыла, моющих
средств, искусственного шелка.
Ма и* I
н-.о
Рис. 5.3. Образование гидрата окиси натрия
2Na + 2Н2О => 2NaOH + Н2
гидрат окиси натрия
5.5. Число рН
Другие щелочи, используемые в строительстве:
Известь (гидроокись кальция)
Кальций как металл в природе не встречается. Он встречается только в свя-
связанном виде, например, в виде известняка (карбонат кальция; СаСО3) или
в виде гипса (сульфат кальция; CaSO4 • 2Н2О) или ангидрит (свободный от
кристаллизированной воды гипсовый камень; CaSO4).
При обжиге известняка (СаСО3) образуется обожженная известь СаО
(оксид кальция).
Гидроксид кальция (гидрат окиси кальция) применяется как вяжущее в
извести и цементе для изготовления раствора и бетона.
Известняк Окись кальция + Двуокись углерода
СаСО, =» СаО + СО,
t \
тепло СаО + Н2О => Са(ОНJ
гидрат окиси кальция
(гашеная известь)
Аммиак NH3
Аммиак образуется при гниении или разложении азотосодержащих веществ
(белок, мочевина), например в хлевах, навозных ямах, туалетных выгреб-
выгребных ямах. Водяной раствор аммиака известен под названием нашатырный
спирт.
Нашатырный спирт — это единственная щелочь, исходным веществом
которойлвляется неметалл.
Аммиак + Вода=» Нашатырный спирт
NH3 + Н2О =* NH4OH
Отличительный знак всех щелочей:
Химическая формула всех щелочей оканчивается ОН.
5.5. Число рН
Число рН (по латыни potentia hydrogenii) — это величина, которая дает справ-
справку о кислотной, нейтральной или щелочной (базовой) реакции.
В растворах кислот преобладает число водородных ионов (Н+), в раство-
растворах оснований (=» щелочей) — число гидроксидных ионов
(ОН"). Если к кислоте добавить щелочь, то в кислоте уменьшится число
ионов водорода.
|Г454 5. Строительная химия
Концентрация ионов водорода взята как мера кислотной или щелочной
(базовой) реакции раствора.
Для простоты взяли вместо Н+ размерное число отрицательного лога-
логарифма Н+ и назвали его числом рН.
Ион — положительно или отрицательно заряженный атом из расщеп-
расщепленной молекулы.
1. Когда атом отделяет один электрон -»ион положительно заряжен, если
протонов больше электронов.
2. Когда атом принимает один электрон —> ион заряжен отрицательно, если
электронов больше чем протонов.
10» 10 ! 10 - 10 10- 10' 10'' 10' 10* 10 "' 10™ 10'- Ю'« 10' 10 4
рН 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Э 10 11 12 13 14
I
сильно слабо слабо сильно
кисло нейтрально щелочио
ДОЛИ ИОНОВ Н ДОЛЯ ИОНОВ ОН
Примеры значений числа рН:
рНЗ: соответствует концентрации ионов водорода в 10~3г/л =
= 1/103=1/1000г/л
рН7: соответствует концентрации ионов водорода в 10г/л =
= 1/107=1/10000000г/л
рНП: соответствует концентрации ионов водорода в 10"пг/л =
= 1/10п=1/100000000000г/л
В целом можно сказать:
большая концентрация ионов Н => маленькое число рН
маленькая концентрация ионов Н => большое число рН
5.6. Соли
Соли встречаются в природе как таковые, например, NaCl, CaCO3, CaSO4
или получаются из соединений кислот и щелочей при нейтрализации. Под
нейтрализацией понимают взаимное прекращение действия кислоты и ще-
щелочи, т.е. лакмусовый индикатор не будет окрашиваться ни в красный ни в
синий цвет.
5.6. Соли 455
При образовании солей металл щелочи соединяется с кислотным остат-
остатком при выделении воды. Кислотным остатком называют часть кислотной
формулы, которая следует за водородной составляющей.
но --
Натриевая ЫяПы нп Соляная
щелочь кислота
Металл Кислотный
щелочи остаток
¦-> NaCI ¦-*
Хлорид натрия
(поваренная соль)
Среди солей различают:
1. Нерастворимые соли. Они остаются в водных растворах неизменными
как осадок. Например, сульфат бария BaSO4.
2. Растворимые соли:
2.1. Они распадаются либо на ионы =» диссоциация, например:
NaCI => Na+ + С1 (разложение, разделение)
2.2. Они распадаются на кислоту и основание, например:
А1С13 + ЗН2О => А1(ОНK + ЗНС1
Хлорид алюминия + Вода => Гидрат окиси алюминия (глинозе-
(глиноземистый гидрат) + Соляная кислота
Другие соли, имеющие важное значение в строительстве.
Гидрат окиси кальция (кальциевая щелочь или известь) + Серная кислота
=> Сульфат кальция (гипс) + Вода
Са(ОНJ + H2SO4 =ф CaSO4 + 2Н2О
Кальциевая щелочь + Углекислота => Карбонат кальция (известняк)
+ Вода
Са(ОНJ + Н2СО3 => CaSO3 + Н2О
Карбонат кальция (известняк) + Азотная кислота => Нитрат кальция (стен-
(стенная кальциевая селитра, выцвет на кладке) + Углекислота СаСО3 +
2HNO3 => Ca(NO3J + 2Н2СО3
сначала СО2 + Н2О
"*456 5. Строительная химия
Щелочи-
Металлы
Fe, Ca, Na, К
Металлоксиды
Fe2O3. CaO, Na2O,
К2О
I Щелочи
Гидрат окиси желе-
железа Fe(OHK
Кальциевая щелочь
Са(ОНJ
Натриевая щелочь
. NaOH
Калиевая щелочь
КОН
Нашатырный спирт
NH4OH
Исходные вещества
Реакция с кислородом
Нейтрализация между
кислотой и щелочью
Кислоты
Неметаллы
S, С, Si, N, CI
Неметаллоксиды |
SO2, CO2, SiO2, NO2
Кислоты
Сернистая кислота
h2so3
Серная кислота
H2SO4
Углекислота Н2СО3
Кремниевая кислота
H2Si03
Азотная кислота
(селитровая кисло-
кислота) HNO3
Соляная кислота HCI
Щелочь +
Са(ОНJ
Кислота
H2SO4
Металл
щелочи дает
второе слово
в названии
Неметалл кислотного
остатка дает первое
слово в названии
Соль
CaSO4
Сульфат кальция
5.7. Кругооборот извести 457j|
Соли
Кислые соли
Нейтральные соли
Основные соли
Они содержат еще
водородные ионы
кислоты
Например, KHS04 -
гидрогенный сульфат
калия
NaHCO3 - гидрогенный
карбонат натрия
В их молекулярном Они содержат в их форму-
строении не содержатся лах еще составляющие
ни ионы Н кислот ни
ионы ОН - щелочей,
например NaCI.
5.7. Кругооборот извести
ОН щелочей (Щелочь -
водный раствор основа-
основания).
Например, А1(ОНJС1 - ос-
основной хлорид алюминия
Обоженная
(негашеная)
известь СаО
Гашеная из-
известь Са(ОНJ
СаО + Н2О => Са(ОНJ
Тепло I
У извести как при обжиге, так и при гашении происходит химическое
превращение.
Обжиг — Затворение — Схватывание гипса
Гипсовый
камень
Обжиг
СаО
2Н2О
CaSO4
1,5Н2ОТ
|Г458 5. Строительная химия
Штукатурный
гипс
C23Q,
0,5Н2О
Затворение
Схватывание
CaSO4
n-H2O
CaSO4
2Н20
У гипса при обжиге не происходит химического превращения, гипс
остается как в обоженном виде так и в необожженном виде;
CaSO4=» водорастворимость.
5.8. Коррозия
Коррозия (лат. corrodere - разъедать, разгвоздить) - это особый процесс
окисления. Под окислением понимают соединение материала с кислоро-
кислородом.
Если прокаливать определенную массу стальной стружки на открытом
огне, то после прокаливания можно установить, что произошло увеличение
массы. К железу присоединился другой элемент; железо соединилось с
кислородом воздуха при обжиге: 4Fe + ЗО2 => 2Fe2O3
• При каждом окислении возникает новое вещество с новыми свойства-
свойствами
• Окисление всегда связано с приростом массы
• При каждом окислении высвобождается энергия в виде тепла или света
Стальная
стружка
Прокаленная
стальная стружка
Рис. 5.4. Окисление
Коррозия представляет собой особую форму окисления, так как при этом
происходит разрушение металла.
5.8. Коррозия 459^
Коррозия
Мимическая коррозия
Воздух вода
1 i 1 М
Электрохимическая коррозия
Железо (лат. Ferrum)
Предпосылкой для про-
процесса коррозии является
действие кислорода и
воды.
2Fe + О2 + Н2О =» Fe2O3 + Н2
Ржавчина - это химичес-
химическое соединение железа и
кислорода.
По химической фор-
формуле также видно, что
произошло прираще-
приращение массы, так как к
железу присоедини-
присоединилось вещество - кис-
кислород.
Свойства ржавчины:
• Малая плотность
• Никакой прочности
• Не защищает от даль-
дальнейшей коррозии, так
как она пориста и по-
поэтому водо- и воздухо-
воздухопроницаема
• Ржавчина вызывает уве-
увеличение объема => вы-
вызывает разрушение бе-
бетонного защитного
слоя, если он слишком
мал
Сталь
Медная
заклепка
Элект-
Электролит
IJL.
вода с добавле-
добавлением небольшого
количества
серной кислоты
Стрелка Стрелка
гальвано- гальвано-
гальванометра не метра
отклоняет- отклоняет-
отклоняется (нет ся в цепи
тока) есть
электри-
электрический ток
Электролит - вода с до-
добавлением кислоты
Ионы - положительно
или отрицательно заря-
заряженные частички моле-
молекул
Гальванический эле-
элемент основан на ион-
ионном обмене между
неблагородным и
благородным метал-
металлами. При этом не-
неблагородный металл
разлагается.
Условия для контактной
коррозии:
• Два различных металла
• Наличие электролита
При контактной корро-
коррозии, которая основана
на принципе гальвани-
гальванического элемента, ме-
менее благородный ме-
металл разрушается,
тогда, как более бла-
благородный остается не-
неповрежденным.
Как сильно проходит
ионообмен и, следова-
следовательно, разрушение ме-
менее благородного метал-
металла, зависит от того, какое
положение эти металлы
занимают в электрохими-
электрохимическом ряду напряжений
по Гальвани.
|Г460 5. Строительная химия
5.8.1. Электрохимический ряд напряжений по Гальвани
, V-Вольт
+1.50V
+0.86V
+0.80V
+0.79V
+0.74V
+0.34V
+0.23V
+0,14V
= +0.0V
0.13V
0,14V
-0,23V
-0,29V
-0,40V
-0,44V
— " -0,56V
-0,76V
-1,10V
1,67V
2,40V
2,71V
2,92V
-2,96V
Для практического использования ряда напряжений действительно сле-
следующее:
5.9. Нежелезные металлы
• Чем дальше в раду напряжений металлы находятся друг от друга, тем
больше поток электронов (ток) и разрушение менее благородного ме-
металла.
• Нельзя связывать между собой металлы, которые лежат в ряду напряже-
напряжений далеко друг от друга.
Поэтому можно железо хромировать, а сталь — оцинковывать, так как
эти металлы в раду напряжений находятся близко друг от друга и так как
хром не окисляется, а цинк образует защитный слой окисла. Напротив, медь
нельзя соединять с алюминием или железом.
5.9. Нежелезные металлы
Все металлы, которые получаются не из железной руды, называют неже-
нежелезными металлами. Для строительства важнейшими из них являются медь,
алюминий, цинк и свинец.
В противоположность железу, у которого образующийся слой ржавчины
не прекращает дальнейшую коррозию, у нежелезных металлов образуется
тонкий плотный слой окисла, который защищает нижележащий слой ме-
металла от дальнейшего окисления. Поэтому в случае нежелезных металлов
говорят не о коррозии, а об окислении.
Нежелезные металлы
лат. Cuprum
Во влажном возду-
воздухе снаружи зданий
образуется зеле-
зеленый слой окисла
2Си + О2 + СО2 +
Н2О =» СиСО3-
Си(ОНJ = гидро-
ксид-карбонат
меди (патина)
В сухом воздухе
образуется только
слой окисла Си2О.
Ядовитая зеленая
ярь-медянка обра-
образуется только при
воздействии ук-
уксусной кислоты.
Алюминий
лат. Aluminium
В воздухе образу-
образует слой окисла
А12О3.
Алюминий можно
снабдить слоем
окисла также и хи-
химическим путем.
Этот процесс назы-
называется элоксацией.
Элоксальная обра-
обработка представля-
представляет собой электри-
электрическое окисление
алюминия
Алюминий реаги-
реагирует очень сильно
на кислоты и ще-
щелочи (известковый
раствор, бетон)
2AI + 6 HCI => 2А1С13
+ ЗН2
1
Цинк
|
Свинец
лат. Zincum
Цинк на воздухе
также образует
слой окисла,
который похож на
окись меди.
2Zn + О2 + СО2 +
Н2О => ZnCO3 ¦
Zn(OHJ = гидро-
ксидкарбонат
цинка
Цинк не устойчив
против кислот и
щелочей.
лат. Plumbum
Свинец окисляется
видимым образом
уже при сухом воз-
воздухе.
РЬО + СО2 =» РЬСО3
= карбонат свинца
При влажном воз-
воздухе свинец окис-
окисляется уже по-дру-
по-другому.
2РЬ + О2 + СО2 +
Н2О =» РЬСО3 ¦
Pb(OHJ = гидро-
ксид-карбонат
свинца
Разрушение за
счет азотной кис-
кислоты и щелочей
(бетон).
Свинец ядовит
5. Строительная химия
Отличительной чертой всех слоев окислов является их плотность и
устойчивость против воздействия химических веществ, так, что они
защищают нижележащие слои нежелезного металла от дальнейшего
окисления.
5.10. Вода как причина повреждений
в строительстве
После того, как мы рассмотрели химические процессы в газах, кислотах,
щелочах, солях и при коррозии, необходимо более подробно рассмотреть
эти субстанции, как факторы повреждений в строительстве.
5.10.1. Вода, как средство для создания растворов
Вода - средство для создания растворов для многих веществ. Способность
воды растворять вещества зависит от следующих факторов:
• зависимость от материала: 1 л воды растворяет 15 мг СаСО3 - карбонат
кальция (известняк) и 2260 мг Ca(NOK — нитрат кальция (кальциевая
селитра, выцветы на кладке или стенная или каменная селитра);
• зависимость от температуры: 1 л холодной воды растворяет 210 г карбо-
карбоната натрия Na2CO3 (сода), а 1 л теплой воды растворяет 4200г Na2CO3
(сода).
Водорастворимые строительные материалы, такие, как гипс или клее-
клеевые краски, особенно сильно повреждаются при разрушающем воздействии
воды. Строительные материалы, повреждаемые растворами, не должны со-
соприкасаться с водой. Поэтому гипсовые штукатурки нельзя применять в
качестве наружных штукатурок или для оштукатуривания влажных поме-
помещений. Они не только растворяются в воде, но и разлагаются (гниют). По-
Поэтому для наружных штукатурок и штукатурок во влажных помещениях
подходят только силикатосодержащие штукатурки.
5.10.2. Вода как партнер в химических реакциях
Вода во многих химических процессах, вызывающих строительные повреж-
повреждения, участвует:
• в образовании кислот SO2 + Н2О => H2SO4
• в образовании щелочей СаО + Н2О => Са(ОНJ
• при образовании солей, как остаток
Са(ОНJ+ Н2СО3=» СаСО,+ 2Н2О
• при превращении газов в кислоты СО2 + Н2О => Н2СО3
5.10. Вода как причина повреждений в строительстве 463 jjj
• при химической и электрохимической коррозии
2Fe + Н2О + О2 => Fe2O3 + Н2
• при возникновении и росте микроорганизмов
5.10.3. Вода как средство транспорта
В этой связи мы не рассматриваем воду, как транспортное средство при су-
судоходстве, а как транспортное средство при химических процессах.
Растворимые в воде соли при испарении транспортируются к поверхно-
поверхности конструкции и там кристаллизируются => высолы.
Вследствие капиллярности также и вредные вещества транспортируют-
транспортируются по материалу конструкции и могут быть причиной ее разрушения.
Рис. 5.5. Высолы
5.10.4. Вода как взрывной фактор
Вода при +4°С имеет наибольшую плотность, т.е. при +4°С 1 дм3 воды име-
имеет массу в 1 кг. Если эту массу нагревать, то увеличивается ее объем и при
этом возникает давление, если массу в 1 кг охлаждать, то она также увели-
увеличивается в объеме (лед разрывает стеклянную бутылку).
Таким образом при изменении своего состояния (агрегатное состояние)
вода изменяет свой объем. При изменении своего состояния из жидкого
(вода) в твердое (лед) объем увеличивается примерно на 10%. Это увеличе-
увеличение объема вызывает огромное взрывное давление, которое не может вос-
воспринять ни один строительный материал. Особенно подвержены этому воз-
воздействию пористые неморозоустойчивые строительные материалы, которые
подвергаются многократному воздействию периодов замерзания и оттаи-
оттаивания. Морозные повреждения на дорогах, осадка сооружений вследствие
образования ледяных линз в земле — все это следствие такого увеличения
объема.
|Г464 5. Строительная химия
Выпучивание земли
,„..— Давление выпучивания
^-Ледяные линзы
-— Глубина промерзания
Груитовые воды
Рис. 5.6. Образование ледяных линз
5.10.5. Вода как фактор нанесения ущерба
Вода имеет коэффициент теплопроводности 0,64 Вт/мК, а воздух — 0,02 Вт/
мК, т.е. вода имеет коэффициент теплопроводности в 32 раза больший, чем
воздух. Или, выражаясь по-другому: сопротивление теплопередаче воздуха
в неподвижном состоянии в 32 раза больше, чем у воды. Это имеет след-
следствием то, что промокшие утепляющие материалы имеют значительно худ-
худшие теплозащитные качества.
Если строительные материалы насыщаются не водой, а водяными ра-
растворами солей, то ухудшается не только теплоизолирующая способность,
но также и транспортировка влаги в строительном материале. Вода притя-
притягивает воду. Это можно увидеть, если поставить поваренную соль в миске
на открытом воздухе. В течение короткого времени соль станет мокрой. По
человеческому телу также известно, что слишком большое потребление соли
приводит к насыщению водой. В строительных материалах происходит не-
нечто подобное.
Насыщение солями в строительных материалах приводит к понижен-
пониженной капиллярной проводимости, что имеет следствием сильное увеличе-
увеличение коэффициента сопротивления паропроницанию (/i). Величина \х су-
сухой, свободной от соли штукатурки составляет от 10 до 15 в зависимости от
вяжущего. В штукатурке, насыщенной солью он может вырасти почти в 8
раз. Высокие значения \х означают не только то, что утяжеляется набор вла-
влаги материалом, но также и то, что набранная влага труднее отдается мате-
материалом в воздух (испаряется).
сухой
влажный
насыщенный
солью
Рис. 5.7. Влияние солесодержания на величину до
5.11. Кислоты как причина повреждений 465J))
5.10.6. Вода, как фактор, способствующий росту
Вода - это не только фактор, способствующий нанесению ущерба, но так-
также и средство, способствующее росту всевозможных растений, грибков,
мхов, лишайников, бактерий и микроорганизмов. Влажность и тепло обра-
образуют идеальные предпосылки для биологической жизни и роста растений.
Тем не менее, это преимущество, в отличие от садов, полей и лесов, в стро-
строительстве рассматривается как негативное явление.
5.11. Кислоты как причина повреждений
Кислоты во многих случаях являются инициаторами механизмов повреж-
повреждения или являются продуктом химических реакций. Кислоты являются
солеобразующими соединениями, а именно вследствие реакций с:
• металлами при выделении водорода
2HCl=>ZnCl2+H2T
H2SO4=*FeSO4+H2T
• основаниями (нейтрализация и выделение воды)
Са(ОНJ+ 2НС1 =» СаС12+ 2Н2О
• солями (нейтрализация и выделение воды)
СаСО3 + 2НС1 =» СаС12 + Н2СО
сначала СО2+Н2О
Образование этих новых солей в большинстве случаев связано с увели-
увеличением объема и, тем самым, с явлением ускорения разрушения или даже с
быстрым отслоением материала.
Кислоты многократно растворяют соли, в особенности соли слабых кис-
кислот. Так, например, сильная соляная кислота (НС1) растворяет соль слабой
угольной кислоты (СаСО3). Из соединения соли с кислотой получается аб-
абсолютно новая кислота. Но не всегда эта новая кислота слабее, чем старая.
1. Соль!
Соль 2
СаСО3 + 2НС1 =ф СаС12 + Н2СО3
Известняк + Соляная кислота => Хлорид кальция + Угольная
кислота
2.
Соль 1 +(Кислота L
Соль 2
СаСО3 + H2SO4 =» CaSO4 + Н2СО3
Известняк + Серная кислота => Сульфат кальция + Угольная
(гипс) кислота
5. Строительная химия
Для удаления известковых налетов на арматуре и кафельных плитках в
бассейнах, остатков раствора на облицовочной кладке используют кисло-
тосодержащие вещества, в большинстве случаев на базе соляной кислоты.
На многие синтетические материалы кислоты действуют разрушающим
образом (разрушают молекулярные связи), так как эти материалы образова-
образованы из углеводородных соединений. Следовательно при отъеме атомов водо-
водорода они становятся жесткими, неупругими, ломкими. Потерявшая несущую
способность углеродная решетка ломается.
С помощью химической реакции 1 из сильной соляной кислоты НС1 с
сильной солью СаСО3 получается слабая углекислота.
По уравнению 2 из соединения сильной серной кислоты H2SO4 с силь-
сильной нерастворимой в воде солью СаСО3 получается слабая, растворимая в
воде соль CaSO4(rnnc).
Особенно в известесодержащих растворах и в бетоне этот эффект влияет
на устойчивость против выветривания.
5.11.1. Происхождение кислот
Большинство воздействующих снаружи на сооружения кислотных нагру-
нагрузок имеют своей причиной процессы сжигания угля, нефти, древисины, газа:
• в промышленности
• в уличном движении
• в частном домашнем хозяйстве
Рис. 5.7. Возникновение вредных газов
Образующиеся при этом газы соединяются с осадками и называются
«кислотными дождями».
При этом происходят следующие химические реакции:
5.11. Кислоты как причина повреждений 467jj|
1. Процесс горения
2. Процесс горения
S + O,
3. Процесс горения
2N + 20,
Продукт горения + Дождевая вода
12 2 |
Н2СО3
111
I I
слабая уголь-
угольная кислота
кислотный дождь
Продукт горения + Дождевая вода
SO,
+ н2о
H2SO3
сернистая
кислота
i i i
Т Ў ЎЎ Т
кислотный дождь
Продукт горения +
2N0, +
Дождевая вода
J2
HNO2
Азотистая
кислота
i
i •
HN0,
Азотная
кислота
i i i i
т Ў ттт
кислотный дождь
Кислоты действуют на строительные материалы разрушающим образом
не только снаружи, но они могут вызывать разрушающие воздействия и из-
изнутри сооружения. Так, например, серосодержащие белковые соединения
(например, вареные яйца) разлагаются бактериями на сероводород (H2S),
который в соединении с кислородом окисляется в сернистую или серную
кислоту. При воздействии этих веществ на бетонные ограждения канализа-
канализационных коллекторов образуется эттрингит, называемый также цементной
бациллой.
Эттрингит: ЗСаО • А120, • 3CaSO4 • 32Н2О
Сульфат — алюминат кальция
5. Строительная химия
Вследствие очень сильного насыщения кристаллической водой C2Н2О)
возникает увеличение объема до 800% и, тем самым, полное разрушение
связей цементного камня (цементный камень = отвержденный цементный
клей).
Другие бактерии превращают аминокислоты (кислоты белковых ве-
веществ) и азотосодержащие органические соединения в аммиак NH3, кото-
который при реакции с кислородом и водой сначала превращается в азотистую
кислоту, а потом в азотную кислоту и под конец превращается в разрушаю-
разрушающий строительные материалы конечный продукт - стеновую (каменную)
селитру.
Аммиак
4NH,
2NO
+ Кислород =>
+ 5О2
+ 02 =>
w " ¦
т
Азотная кислота
2HNO3
Ca(NO3J
2Н2О
Окись азота
4NO
1
1
2NO2 + Н2О
-
+ Бетон
+ Са(ОНJ
каменная
вода
+ Вода
+ 6Н2О
=» HNO
___
i
селитра
HNO3
Каменная селитра (нитрат кальция; известковая селитра) образуется из
нитратных бактерий в выгребных ямах, хлевах, туалетных устройствах. Она
делает камни кладки мягкими и превращает бетон в неплотный водопро-
водопроницаемый и больше не защищающий стальную арматуру материал. В каче-
качестве защиты здесь можно рекомендовать только тщательное удаление раз-
разложившихся материалов.
5.12. Фактор повреждений - щелочи
Щелочи — это водные растворы оснований. Если в строительном матери-
материале образуются соли, то это непременно связывают с прежним существо-
существованием и взаимодействием кислот и щелочей. Щелочи могут воздейство-
воздействовать на строительные материалы как положительно, так и отрицательно.
Позитивным является отверждение извести и цемента.
Немыслимым был бы сложный строительный материал — железобетон
без защищающей сталь щелочи - гидрата окиси кальция Са(ОНJ.
Бетон обычно имеет величину рН 12,5 и, тем самым, защищает сталь
(железобетон, преднапряженный железобетон) от коррозии. Начиная с рН
10 эта защита прекращается, начинается коррозия и сталь ржавеет.
5.12. Фактор повреждений — щелочи
рНЮ
рН5
Отпадение защитной
функции
Очень сильное
воздействие
Алкалитет бетона (его величина рН) на поверхности очень сильно сни-
снижается за счет воздействия углекислоты и особенно - серной кислоты. При
смывании щелочью (выщелачивании) красочных или лаковых слоев с по-
помощью питьевой соды или нашатырного спирта такое растворяющее воз-
воздействие особенно заметно.
Щелочи оставляют многократные негативные следы своего присутствия.
Они растворяют жиры. По этой причине жиросодержащие лаки, покрытия
и другие субстанции на алкальных (щелочных) основаниях недолговечны
за счет растворяющего действия щелочей, содержащихся в основном слое.
Чувствительные к щелочам нежелезные металлы должны особенно за-
защищаться от них.
Тогда как нежелезные металлы образуют на воздухе защитный слой окис-
окисла, они усиленно корродируют при воздействии щелочей в сочетании с со-
солями при выделении водорода.
Вследствие этого разрушающего действия на нежелезные металлы ще-
щелочей, необходимо их защищать специальными покрытиями или лаками от
свежего бетона или известкового раствора.
Образование газа используется при производстве газобетона. При этом
непосредственно перед замешиванием песка с известковой щелочью в ра-
раствор добавляют алюминиевый порошок.
ЗН2Т
2А1
6Н2О
2А1(ОНK + ЗН2Т
Гидроокись алюминия
2А1(ОНK + Са(ОНJ + С02 =>
Гидроокись Гидрат Двуокись
алюминия окиси углерода
кальция (углекис-
(кальци- лый газ)
евая щелочь)
СаСО3А12О3
Карбонат-
алюминат
кальция
4Н2О
Вода
Сильные щелочи могут из аморфных (= однородных по массе), некрис-
некристаллических, силикатных соединений выделять составные части с образо-
образованием опасных для сооружений солей.
Калие- и натрие- содержащие материалы вызывают в бетоне щелочной
износ, который может быть особенной сильным, если бетон изготовлен с
5. Строительная химия
применением чувствительных к алкалоидам добавок. Разрушающие щелоч-
щелочные реакции вызывают местные очаги давления, которые ведут к образова-
образованию трещин и высвобождению геля на поверхности бетона. Этот процесс
может длится до 10 лет.
Карбонизация: СО2+ Н2О => Н2СО,
1—> + Са(ОНJ => СаСО3+2Н2О
Сульфатизация: SO, + Н2О =ф H2SO4
1—> + Са(ОНJ =э CaSO4+2H2O
Карбонизация начинается при кислотных дождях на поверхности бето-
бетона и перемещается оттуда, изменяя структуру, в глубину конструкции. Про-
Процесс идет все медленее и в плотных бе гонах примерно через 20 лет останав-
останавливается. Внешняя поверхность бетона вследствие перекристаллизации
становится все плотнее, атака углекислоты все менее интенсивна.
Атака сульфатизации, однако, проходит почти линейно дальше. Так как
гипс - пористый и водопроницаемый материал, гипсовый фронт переме-
перемещается быстрее и глубже вовнутрь, чем фронт карбонизации.
Противодействовать этому явлению можно за счет:
• прекращения поступления влаги
• избежания чувствительных к алкалоидам добавок
• избежания температур между +10°С и +60°С, так как в этом диапазоне
температур щелочные реакции проходят особенно бурно
• применения цементов с низким содержанием алкалоидов. Это пуццола-
новые цементы (трасс), шлако-портландцемент.
5.12.1. Происхождение щелочей
Щелочи, как водные растворы оснований, образуются при реакциях алкалиев
(щелочных, легко разлагающихся металлов, таких как натрий, калий) и про-
прочих окислов металлов с водой. Такие щелочные образования встречаются как
следы в сырьевых материалах для изготовления цемента.
При этом в бетоне образуются следующие повреждающие бетон и сталь
щелочи: Kfl + Н2О =* 2КОН
Na2O + H2O =f> 2NaOH
Минеральные вяжущие содержат легко распадающийся гидрат окиси ка-
калия, который до полной карбонизации (образования СаСО3) как таковой
существует в материале.
5.13. Соли как фактор повреждений
У солей водорастворимость играет решающую роль. Соли, которые могут
быть растворены, транспортируются с помощью воды на поверхность кон-
5.13. Соли как фактор повреждений
струкции. Вода испаряется, на поверхности остается выкристаллизировав-
шаяся соль в виде высолов (высольг = образование соли на поверхности
конструкции). При кристаллизации увеличивается объем. При этом возни-
возникает давление кристаллизации, которое зависит от:
вида соли => чем более водорастворима соль, тем боль-
больше давление кристаллизации
температуры => чем выше температура материала, тем
больше давление
насыщенности раствора => чем выше степень насыщенности раство-
раствора, тем больше давление кристаллизации
Следствия насыщения строительных материалов солями:
• Увеличение коэффициента сопротивления паропроницанию (величина
//) материалов.
• Увеличенное насыщение строительных материалов влагой вследствие
затруднения транспортировки влаги. В обессоленном состоянии кирпич,
например, при 90% влажности воздуха набирает 0,3% по массе влаги.
При засолении 10 мг каменной селитры он может набирать около 12%
влаги по массе.
Кристаллизационное давление не могут удерживать никакие штукатур-
штукатурки и покрытия. Они отрываются от основания. Прочность соединения с
основанием при срезе у штукатурки лежит между 0,2 Н/мм2 и 1,2 Н/мм2.
Давление кристаллизации NaCl составляет около 55 Н/мм2 в зависимости
от температуры. Таким образом прочность соединения с основанием на срез
штукатурки не идет ни в какое сравнение с давлением кристаллизации соли.
Даже прочность цементной штукатурки MGr. Ill, равная 10 Н/мм2, или у
MGr. Ilia - 20 Н/мм2 намного ниже кристаллизационного давления соли.
По растворимости соли могут быть подразделены на:
• не водорастворимые: Таковы все силикаты (= с составляющей кремния).
Поэтому они не вызывают никаких повреждающих действий. Они не
участвуют ни в разлагающих атаках, ни в процессах, способствующих
им.
• труднорастворимые в воде: Карбонаты в воде с рН больше 7 — труднора-
труднорастворимы. Однако если рН меньше 7, то имеет место кислый раствор и
разлагающее воздействие.
• хорошо растворимые в воде: Сульфаты и соли кислородосодержащих
кислот, которые имеют элемент — серу. Сульфиды не содержат кислоро-
кислорода. Так как они хорошо растворяются в воде, они могут легко транспор-
транспортироваться к стальным закладным деталям в железобетоне и вызывать
коррозию стали.
5. Строительная химия
• легко водорастворимые: Хлориды. Это свободные от кислорода соли.
• очень легко растворимые в воде: Нитраты. Это соли азотных соедине-
соединений содержащих кислород кислот. Нитриды не содержат кислород.
Защитными мероприятиями являются:
• Изоляция от средства растворения - воды.
• Применение устойчивых строительных материалов с содержащими си-
силикаты, т.е. не водорастворимыми составляющими =» гидравлический
раствор.
• Химическое превращение вредных (так как они легко растворимы) со-
солей в труднорастворимые или вообще не растворимые в воде, т.е. полу-
получение невредных солей с помощью химической обработки.
Водорастворим ость солей:
Силикаты
Карбонаты
Суьлфаты
Хлориды
Нитраты
CaSiO3
СаСО3
CaSO4
Na2SO4
NaCl
СаС12
Ca(NO3J
(известняк)
(гипсовый камень)
(глауберова соль)
(поваренная соль)
(известковая или
каменная селитра)
Омг/л
15 мг/л
2400 мг/л
11000 мг/л
36000 мг/л
75000 мг/л
2666000 мг/л
Возможности реакции солей с другими веществами:
Реакции происходят не только:
• у кислот с кислотами • у кислот с солями
• у кислот с основаниями • у оснований с солями
Соли также реагируют с солями и образуют при этом путем ионного об-
обмена две новых соли. Санирующие мероприятия часто основываются на
том, что легко водорастворимые вредные соли, такие, как сульфаты и хло-
хлориды и, особенно, нитраты, превращаются в труднорастворимые или вооб-
вообще нерастворимые соли. При химической обработке необходимо очень точ-
точно рассчитать, возникнет ли после нее менее растворимая или еще более
легко растворимая соль.
Химическая обработка только тогда успешна, если вновь образован-
образованная соль будет менее растворимой.
5.13. Соли как фактор повреждений
Пример 1. Превращение в кислотах.
Соль 11 + С Кислота \,
Соль 2
СаСО, + 2HNO,
Известняк + Азотная
кислота
Ca(NO3J +
Нитрат +
кальция
н2со,
Угольная
кислота
Металл соли 1 переходит к кислотному остатку кислоты 1 и образует,
таким образом, новую соль 2 и новую кислоту 2.
Оценка:
Это не является решением, так как из безопасной соли (известняк) по-
получается вредная соль - каменная селитра, хотя очень агрессивная азотная
кислота при этом превращается в слабую углекислоту. Как уже было указа-
указано выше, каменная селитра является одной из самых сильно растворимых в
воде и, следовательно, одной из самых опасных солей. Каменная селитра
имеет свойство уже при небольшой влажности воздуха растворяться и при
небольшом высыхании также быстро кристаллизироваться, причем давле-
давление кристаллизации может быть таким сильным, что может разорвать сте-
стену.
Пример 2. Превращение в солях.
Соль 1
СольЗ
Na2SO4
Сульфат
натрия
(глауберова
соль)
«¦ ВаС12
\- Хлорид
бария
=> BaSO4 +
=» Сульфат +
бария
2NaCl
Поваренная
соль
При реакции двух солей замещаются друг другом только металлы. Металл
соли 1 переходит к соли 2 и наоборот; получается соль 3 и соль 4.
Оценка:
Из хорошо растворимой в воде глауберовой соли получился также хоро-
хорошо растворимый сульфат бария. Из хорошо растворимого в воде хлорида
бария получился также хорошо растворимый в воде хлорид натрия (пова-
(поваренная соль). Одно из часто встречающихся при санации мероприятий, ко-
которое с самого начала обречено на неуспех.
При мероприятиях по санации необходимо учитывать следующее: чем
выше по нижеприведенной шкале располагается при санирующих мероп-
мероприятиях вновь полученная соль, тем более успешно санирование.
5. Строительная химия
СИЛИКАТЫ
КАРБОТНАТЫ
СУЛЬФАТЫ
ХЛОРИДЫ
НИТРАТЫ
Образование нижеследующих по шкале солей при химической обработ-
обработке ведет к ухудшению.
Нитраты, однако, химически не могут обрабатываться, так как они очень
сильно растворимы в воде. Наилучшим мероприятием по защите от них
является избежание химических реакций, которые ведут к образованию
вредных солей.
Важнейшими положениями при это являются:
• защита от воды
• исключение кислот и щелочей
• изоляция от металлов
• применение чистой воды
• применение водостойких и кислостойких материалов
5.14. Повреждающий фактор - микроорганизмы
К микроорганизмам относятся все маленькие живые существа от бактерий
до живых организмов в земле, растений низшего и высшего порядка. Дей-
Действие, повреждающее стройматериалы основывается на обмене веществ этих
микроорганизмов, процесс которого покоится на химическом и физичес-
физическом основании.
Бактерии разлагают в основном органические вещества, при этом обра-
образуются газы. Из этих газов получаются кислоты, а из них - соли, в основ-
основном сульфаты и нитраты. Здесь наступает стадия, когда в процесс повреж-
повреждения втягиваются также и неорганические вещества, такие, как
штукатурки, растворы, бетон. Микрорганизмам нужна вода как основа жиз-
жизни, а также тепло и отсутствие прямого солнечного облучения. Грибки, мхи
и лишайники хорошо развиваются в темном, но тепло-влажном окруже-
окружении.
Более высокие растения, как кустарники и деревья, как правило, требу-
требуют солнечного освещения. Однако они имеют источник повреждения стро-
строительных конструкций — их корневую систему. Корни требуют тени, влаги
и питательных веществ, чтобы поддерживать жизнь растений. Поэтому кор-
корни ищут пути к воде и тени, проникая в любое маленькое отверстие. Вслед-
Вследствие роста корней от них исходит такая большая разрывная сила, что даже
бетон не может ей противостоять не получая повреждений. Корни могут
5.15. Правила для избежания строительных повреждений
развиваться в конструкциях, особенно в швах внахлестку кровельного по-
покрытия на плоских крышах, на озелененных фасадах - в трещинах, в шту-
штукатурке, и, тем самым, вызывать строительные повреждения.
На озелененных крышах, которые с экологической точки зрения явля-
являются частичным возвращением природе той площади, которая занята под
застройку - необходимо в первую очередь следить за устройством прочного
против корней гидроизоляционного слоя, в котором должно быть как мож-
можно меньше швов. Швы или повреждения представляют собой всегда слабые
места; поэтому тщательность и аккуратность исполнения является главней-
главнейшим условием.
Лучший способ избежать повреждений за счет микроорганизмов — это
изолировать конструкцию от воды и загрязнения, обеспечить действие воз-
воздуха и прямого солнечного облучения.
5.15. Правила для избежания строительных
повреждений
Строительные повреждения могут быть с самого начала исключены или, по
меньшей мере, очень ограничены, если будут соблюдаться следующие ус-
условия:
Вещественные:
• Вода. От нее необходимо изолироваться как от основы химических про-
процессов большинства повреждающих факторов.
• Газы. Необходимо принять меры по ограничению газообразования, в
основном образования газов, вызывающих строительные повреждения:
СО, СО2, SO2NO4.
• Кислоты/щелочи. Применение их ограничить только самым необходи-
необходимым. Чистящие, моющие средства, травильные, выщелачивающие ве-
вещества следует применять с большой осторожностью и предваритель-
предварительным анализом последствий.
• Соли. Нельзя легкомысленно подходить к применению солей. Перед тем,
как бороться с существующими солями, следует выяснить их происхож-
происхождение, вид и действия. Избегать применения легко растворимых солей.
• Микрорганизмы. Удаление основы жизни, в основном влаги, загрязне-
загрязнения и тени.
• Коррозия. Изоляция от влаги, изоляция от веществ, вызывающих кор-
коррозию.
Конструктивные:
• Строительный материал. Выбор правильного материала для данной цели
применения.
5. Строительная химия
Устройство. Правильное устройство. Гидроизоляционные слои, горизон-
горизонтальные и вертикальные. Устройство внутренней вентиляции: удаление
влаги из конструкции; достаточный защитный слой бетона.
Доступность. Коммуникации всех типов должны быть как можно более
доступными:
=> монтаж по штукатурке
=> легкое обнаружение повреждений
=» облегченный ремонт
=» дешевое обновление
Водоотведение. Удаление листвы и грязи из водосточных желобов на кры-
крыше. Исключить засорение водосточных труб. Достаточные уклоны трубо-
трубопроводов. Установка контрольных шахт. Предусмотреть клапаны предотв-
предотвращения обратного тока. Кратчайший путь трубопроводов к главному
коллектору. Как можно меньше поворотов. В грунтовых трубопроводах не
делать повороты под 90° (слишком узко), лучше 2 х 45°. Исключить прови-
провисание грунтовых трубопроводов.
Вынос карнизов кровель. Достаточно большие выносы карнизов как
у водосточных желобов, так и у щипца.
Уклоны. Достаточные уклоны наружных оконных сливов, стеновых кар-
карнизов, крыш.
Конструкция слоев. Правильное расположение слоев строительных
ограждающих конструкций, соответственно указаниям по теплозащите
и в особенности защите от влажности.
Соединения. Устройство швов при соединении двух различных по свой-
свойствам строительных материалов. Обеспечение длительной плотности
стыков.
Покрытия. При покрытиях, окрасочных слоях, обкладках следить за их
плотностью и выполнением ими своих функций.
Таким образом строительная физика и строительная химия являются
двумя очень важными разделами строительной науки для санирова-
санирования зданий. Без знания этих разделов невозможно создание прочных,
долговечных и комфортных зданий и сооружений
Дополнение
А.К. Соловьев
профессор, зав. кафедрой Архитектуры МГСУ,
действительный член Европейской Академии Наук и
Искусств
Строительная светотехника -
естественное освещение
Строительная светотехника — раздел строительной физики, освещающий
вопросы обеспечения помещений естественным светом и прямым солнеч-
солнечным облучением.
Существуют понятия «строительная светотехника» и «архитектурная све-
светотехника». Понятие «архитектурная светотехника» — более широкое. Оно
включает в себя вопросы «световой архитектуры», т.е. создания художествен-
художественной формы сооружения, его деталей, всего его художественного образа в свя-
связи с природным и искусственным освещением.
В раздел «Архитектурная светотехника» составной частью входит СТРО-
СТРОИТЕЛЬНАЯ СВЕТОТЕХНИКА. Она включает в себя следующие вопросы:
— Проектирование систем естественного освещения зданий. Это особен-
особенно важно при проектировании промышленных зданий, где светопроемы
имеют очень большие площади.
— Проектирование городской застройки. Проверка соблюдения норм ес-
естественного освещения при затенении жилых помещений зданиями
окружающей застройки. Эта задача является особенно важной в совре-
современных условиях, когда только соблюдение норм ЕСТЕСТВЕННОГО
ОСВЕЩЕНИЯ и ИНСОЛЯЦИИ позволяет избежать недопустимого пе-
переуплотнения застройки современных городов.
Таким образом, «Строительная светотехника» охватывает в основном
технические вопросы, с которыми связан проектировщик (инженер и архи-
архитектор) в процессе проектирования.
Д.1. Общие положения
Освещение помещений может быть ЕСТЕСТВЕННОЕ, ИСКУССТВЕННОЕ
и СОВМЕЩЕННОЕ. Естественными источниками света является солнце и
рассеянный (диффузный) свет небосвода. Искусственными источниками
света являются электрические лампы (накаливания, люминесцентные, ртут-
ртутные, натриевые, ксеноновые, галогенные и др.). При совмещенном освеще-
освещении помещение одновременно освещается естественным и искусственным
светом в определенных соотношениях.
Оптимальный световой режим в помещении создает наилучшее освеще-
освещение рабочего места или объекта, который воспринимается человеком при на-
наблюдении. При этом имеют значение не только условия освещения в месте
wr 478 Л- Строительная светотехника — естественное освещение
расположения объекта наблюдения, но и так называемое «поле адаптации»
(окружающая световая среда).Оптимальный световой режим достигается
путем учета СВЕТОВОГО КЛИМАТА местности, где предполагается стро-
строительство проектируемого здания, правильного выбора размеров, формы и
цветовой отделки помещения, расположения и размеров светопроемов (окон
и фонарей верхнего света), правильного размещения и выбора источников
искусственного света.
Естественное освещение имеет большое значение для человека, улучше-
улучшения его психофизического состояния и повышения производительности тру-
труда. В 30-е годы XX в в США появились люминесцентные лампы, коренным
образом изменившие технику искусственного освещения. Появилась воз-
возможность обеспечивать на рабочих местах очень высокие уровни освещен-
освещенности. Электроэнергия была еще дешевой. Поэтому в США началось стро-
строительство производственных и общественных зданий, в том числе и школ,
полностью лишенных светопроемов. Развитие техники кондиционирования
воздуха позволило обеспечить в таких помещениях комфортный температур-
но-воздушный режим. Такая же тенденция начала развиваться в СССР после
Великой Отечественной войны. Однако люди при длительной работе в таких
зданиях снижали производительность труда, теряли чувство времени, пол-
полностью теряли связь с внешней средой.
Попытки увеличить объем внутренней информации (для предотвраще-
предотвращения боязни замкнутого пространства — клаустрофобии) путем устройства
фальшивых окон со вставленными в них огромными диапозитивами с изоб-
изображением горных, морских или городских пейзажей, не дали желаемого ре-
результата. Человеку необходимо видеть через светопроем изменение наружной
освещенности. Это дает ему чувство времени и знание погодных условий, т.е.
минимально необходимый контакт с внешней средой, который может быть
обеспечен даже через фонари верхнего естественного света. Кроме того, пос-
постоянный, монотонный режим искусственного освещения действует на чело-
человека утомляюще. Исследования показали, что динамика (изменение) естес-
естественного света в течение дня благотворно влияет на человека и увеличивает
производительность труда.
В настоящее время здания без естественного света не строятся за исклю-
исключением таких, где требуется отсутствие естественного света по технологичес-
технологическим причинам.
Световые проемы — один из основных элементов, определяющих архи-
архитектурное решение здания и его интерьеров. От размеров, формы и разме-
размещения светопроемов зависит обеспечение оптимального светового режима
в здании. Правильное решение естественного освещения имеет большое
технико-экономическое значение, поскольку заполнение светопроемов,
конструкции фонарей и остекления атриумов имеет относительно высокую
стоимость. Кроме того, с ними связаны более высокие эксплуатационные
расходы на очистку светопросмов, восполнение теплопотерь через светопро-
емы зимой и ликвидацию избыточных теплопоступлений летом.
В настоящее время разрабоганы конструкции светопроемов, имеющие
очень высокое сопротивление теплопередаче. Но, несмотря на это, их сопро-
сопротивление теплопередаче (даже в случае вакуумных стеклопакетов) не менее
чем в 3 раза ниже, чем требуемое по нормам сопротивление теплопередаче
Д.2. Основные понятия, величины, еоиницы
глухих стен и покрытий. Поэтому формальное применение сплошных остек-
остекленных поверхностей фасадов в качестве ограждающих конструкций, час-
часто используемых только по условиям архитектурной композиции, без учета
требуемого светового режима, дополнительных теплопотерь и теплопоступ-
лений, приводит не только к увеличению стоимости здания и значительно
увеличивает эксплуатационные расходы, но и часто ухудшает температурно-
воздушную среду помещений, в основном за счет их перегрева летом.
Требования, предъявляемые к естественному освещению помещений:
1. Равномерность.
2. Обеспечение требуемой освещенности рабочих поверхностей.
3. Устранение направленного прямого и отраженного солнечного света,
слепящего работающих.
4. Обеспечение необходимой яркости окружающего пространства за счет
достаточного уровня освещенности и цветовой отделки поверхностей
интерьера.
Д.2. Основные понятия, величины, единицы
Всякое тело, обладающее температурой выше абсолютного нуля, излучает в
окружающее пространство энергию, называемую лучистой энергией. При-
Примером источника такого излучения является солнце, которое посылает на
землю такое количество лучистой энергии, которое обеспечивает жизнь на
земле.
В настоящее время равноправно сосуществуют две теории, объясняющие
явление света: корпускулярная, согласно которой свет есть поток мельчай-
мельчайших частиц — корпускул или фотонов, а также волновая, согласно которой
свет - это электромагнитные колебания, имеющие определенный диапазон
длин волн. Обе эти теории подтверждаются экспериментами, а потому они
обе верны.
Строительная светотехника рассматривает излучение в диапазоне длин
волн от 100 нанометров (нм) до 780 нм. Этот диапазон представлен на схеме,
приведенной на рис.Д. 1.
/ = 555 н* - оба деть наибольшей
ччвст^итсАЬносгои челом чесеоп глаз/
цвегп
Лайка
волны |
УФ-С
УН У*-а фиоа. с.
SEA > Ж 0f>. КРАСНЫЙ
Видимая ЧАсть сгтекптйа
Рис.Д. 1. Схема диапазонов излучений, рассмативаемых в строительной светотехнике.
Применяемые в строительной светотехнике световые величины и едини-
единицы приведены в таблице Д.1, из которой следует, что освещенность поверх-
поверхности (?) представляет собой отношение падающего светового потока (Ф) к
площади освещаемой поверхности (S). Однако характеризовать естественную
освещенность, в какой либо точке помещения в люксах, это значит, что не-
Ж 480 Д. Строительная светотехника — естественное освещение
обходимо задаваться фиксированной величиной одновременной наружной
освещенности, т.к. она постоянно меняется в зависимости от времени дня и
состояния облачности. На практике это невозможно. Поэтому в строитель-
строительной светотехнике используется относительная величина, называемая КОЭФ-
КОЭФФИЦИЕНТОМ ЕСТЕСТВЕННОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ, сокращенно КЕО.
ТЬбл.Д.1. Световые величины и единицы.
Название, обозначение и
расчетная формула
Сила света
(О
Световой поток
Освещенность
S
Яркость
Ja
Scosa
Ер _М
J_j — —
п п
(для диффузно
излучающей поверхности)
Светимость
Ф
M = 7rL = — = Ep
S
Телесный угол
5
Единицы в системе СИ
Наименование
кандела
Обозначение
кд
Кандела — сила света, испускаемого с
площади 1/600000м2 сечения полного
излучателя в перпендикулярном к этому
сечению направлении, при температуре
излучателя, равной температуре затвердения
платины при давлении 101325 Па.
люмен | лм
Люмен — световой поток, испускаемый
точечным источником в телесном угле 1ср
при силе света 1 кд.
люкс | лк
Люкс — освещенность поверхности площадью
1м2 при падающем на нее световом потоке
1лм.
кандела на
квадратный метр
кд/м2
Кандела на квадратный метр — яркость
(средняя) светящейся поверхности площадью
1м2 при силе света, излучаемой этой
поверхностью в заданном направлении,
равной 1 кд.
люмен на квадратный
метр
лм/м2
Люмен на квадратный метр - светимость
поверхности площадью 1м2, испускающей
световой поток 1 лм.
стерадиан
ср
Стерадиан — телесный угол с вершиной в
центре сферы, вырезающий на поверхности
сферы площадь, равную площади квадрата со
стороной, по длине равной радиусу сферы.
Коэффициент естественной освещенности еи есть отношение естест-
естественной освещенности в лк (Е^ создаваемой в какой-либо точке М задан-
заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственно или после
Д. 3. Инженерный метод расчета КЕО 481
отражений), к одновременной наружной горизонтальной освещенности (Ен)щ
создаваемой светом полностью открытого небосвода:
е=-
(Д.1)
Чтобы определить абсолютное значение освещенности внутри помеще-
помещения можно воспользоваться формулой:
1, ж
(Д.2)
Значение Еп можно получить либо непосредственно измерением с помо-
помощью специального прибора ЛЮКСМЕТРА, либо по данным многолетних
наблюдений.
Д.З. Инженерный метод расчета КЕО
Условия на небосводе постоянно меняются в зависимости от погоды. Облач-
Облачность влияет на яркость неба и на ее распределение. От этого зависит величи-
величина КЕО. В одной и той же точке помещения величина КЕО будет различной
при разных условиях облачности. Но расчеты КЕО должны быть сравнимы
между собой, поэтому в расчетах естественного освещения принято основ-
основное допущение о расчетном состоянии небосвода.
ОСНОВНОЕ РАСЧЕТНОЕ ДОПУЩЕНИЕ - пасмурный, т.е. полностью
покрытый равномерным слоем облаков, небосвод (при 10-бальной облач-
облачности) с распределением яркости, стандартизованным Международной Ко-
Комиссией по Освещению (МКО) на основе исследований американских клас-
классиков светотехники Р.Муна и Д. Спенсер.
Согласно этим исследованиям, яркость пасмурного неба изменяется
только по угловой высоте точки на небосводе. На одной и той же угловой
высоте яркость всех точек небосвода постоянна. Распределение яркости по
угловой высоте точек небосвода выражено формулой:
(Д.З)
где Le и Lz соответственно яркости неба на угловой высоте бив зените.
На рис.Д.2 представлена схема прохождения света в расчетную точку
помещения (М) на столе в поме-
помещении с боковыми светопроемами
(окнами). Основная часть светового
потока приходит в расчетную точку
М от прямого света неба. Эта часть
определяется составляющей КЕО.
При наличии противостоящих зда-
зданий другая часть светового потока,
приходящего в точку М, является
отраженной от этих зданий. Она оп-
ределяется составляющей е.
3
Рис.Д.2. Схема прохождения света в рас-
расчетную точку с боковыми светопроемами.
Д. Строительная светотехника — естественное освещение
Часть света отражается от подстилающей поверхности земли. В некото-
некоторых случаях вместо земли это может быть галерея, балкон или лоджия. Она
попадает на потолок и верхнюю часть стен помещения. Оттуда эта часть ес-
естественного света отражается в расчетную точку и образует составляющую
КЕО еп. Весь световой поток, падающий на поверхность окна, проходит
внутрь помещения с некоторым ослаблением, обусловленным светопропус-
канием остекления, затеняющим действием переплетов, балконов, лоджий,
солнцезащитных устройств (если они существуют). Для фонарей систем ес-
естественного света падающий световой поток ослабляется также затеняющим
действием несущих конструкций покрытия (ферм, балок). Кроме того, пада-
падающий световой поток ослабляется загрязнением остекления, зависящим не
только от загрязненности окружающего и внутреннего воздуха, но и от угла
наклона остекления к вертикали.
Прошедший световой поток попадает на пол, нижнюю часть стен, отра-
отражается от них на потолок, верхнюю часть стен и оттуда — на рабочую поверх-
поверхность. Эта часть светового потока образует внутреннюю отраженную состав-
составляющую КЕО, которая при светлой отделке помещения может значительно
увеличить суммарную величину КЕО:
е = ея^ея9 + е„ + е9 (Д.4)
На рисунке Д.З представлена схема про-
прохождения света в помещение через фонарь
системы верхнего естественного освещения.
Здесь в расчетную точку приходит прямой
свет от небосвода (составляющая КЕО — е),
свет, отраженный от кровли на внутреннюю
поверхность фонаря, и оттуда - на рабочую
поверхность (составляющая КЕО — еп), а так-
также свет, отраженный от пола и нижних частей
стен на потолок и на верхнюю часть стен и от-
оттуда на рабочую поверхность (внутренняя от-
отраженная составляющая КЕО — е). Суммар-
Суммарная величина КЕО определяется по формуле:
е = е. + еп+*: (Д-5)
Формула, учитывающая все эти составляющие при расчете КЕО в помеще-
помещениях с боковыми светопроемами, предложена действующими российскими
нормами СНиП 23-05-95* «Естественное и искусственное освещение» [Д.1].
3>=(е6 q+e* Ъф'kjroxo/К3 (Д.6)
Здесь, e5*tf=e,, где еь — геометрический КЕО, учитывающий свет неба;
q — коэффициент, учитывающий неравномерную яркость неба согласно ос-
основному допущению: (Д.З)
Рис.Д.3. Схема прохождения
ceeia через фонарь верхнего
естественного освещения.
Д.З. Инженерный метод расчета КЕО
где гзд — геометрический КЕО, учитывающий свет, отраженный от противо-
противостоящих зданий; Ь. — коэффициент, учитывающий яркость фасада противо-
противостоящего здания. Он зависит от геометрических параметров противостоящей
застройки и ее расстояния до расчетной точки в помещении, а также от ок-
окраски фасадов противостоящей застройки и процента их площади, занима-
занимаемой окнами. Определение величины Ьф производится по таблице Д.2[Д.2].
Значение средневзвешенного коэффициента отражения фасада противосто-
противостоящего здания с учетом окон определяется по формуле:
Здесь рм и рок коэффициент отражения материала отделки фасада, см.
табл. Д.З.[Д.2] и коэффициент отражения остекленных проемов фасада про-
противостоящего здания с учетом переплетов, согласно |Д.1] принимается рав-
равным 0,2.
S4 и SOK площадь фасада без окон, и площадь окон соответственно.
к^ — коэффициент, учи-
учитывающий перераспределение ПЛАН
отраженного света в помеще- ® \.-- ^** 1с'1аэ,|
нии при наличии противосто-
противостоящих зданий. Это связано с
тем, что свет, отраженный от
противостоящих зданий, мо-
может попадать не только на пол
и нижнюю часть стен, но и на
верхнюю часть стен и даже на
потолок. Коэффициент ^так-
^также зависит от геометрических
параметров противостоящих
зданий и расчетного помеще-
помещения, средневзвешенного ко-
коэффициента отражения про-
противостоящих зданий и их
расстояния до расчетной точки.
Величины кздо определяются
по таблице Д.4 [Д.2] в зависи-
мости от величин Zt и Zr Рас-
Расчетные схемы к определению
Ьф и као приведены на рисунке
Рис.Д.4. Схема к определению параметров
застройки при различном расположении зданий
на генплане.
1). Г-образное расположение зданий
2). Экранирующее здание под углом к затеняемому.
3). Параллельное расположение зданий.
Д.4. Если расчетная точка полностью затенена противостоящим зданием, то
к д =&.. Если затенение противостоящим зданием только частичное, то:
(Д.8)
го — коэффициент, учитывающий составляющие ео+еп, т.е. внутреннее от-
отражение и, через него, — отражение от подстилающей поверхности (земли
или других поверхностей ниже светопроема), табл. Д.5 и Д.6.
то — общий коэффициент светопропускания проема. Его определение про-
производится по таблице Д.7. Величина io зависит от следующих факторов:
#f484 Л Строительная светотехника - естественное освещение
Рис.Д.5. Схемы к закону про-
проекции телесного угла.
1. Вид и количество слоев остекления (т,).
2. Вид переплета (т2).
3. Наличие и вид несущих конструкций покрытия (только для систем верх-
верхнего освещения) (х3).
4. Наличие и глубина лоджий, балконов, наличие и вид стационарных
солнцезащитных устройств (т4).
Хо — Т1 ' Т2 " Т3 ' Т4 (Д.9)
ЛГ — коэффициент запаса, учитывающий
загрязнение остекления, зависит от состояния
внутренней и внешней воздушной среды в зда-
здании и от нормативного количества чисток ос-
остекления в год. (Таблица Д.8).
Величины еь и е^ называются 1еометричес-
кими КЕО. Они характеризуют величину те-
телесного угла, под которым виден участок неба
или противостоящего здания из расчетной точ-
точки: см. рис.Д.5. Расчет геометрического КЕО
основан на двух законах строительной свето-
светотехники:
1 .Закон проекции телесного угла
Освещенность Ем в какой либо точке поверхности помещения (М), создава-
создаваемая равнояркой поверхностью небосвода, прямо пропорциональна ярко-
яркости неба и площади проекции телесного угла, под которым из данной точки
участок неба. (рис.Д.5).
EM = Lo ШЛО)
Следствие 1. Понятие о геометрическом КЕО.
Освещенность под открытым небом по закону проекции телесного угла
равна: E=LkR2
Здесь n-R2 — проекция полусферы на горизонтальную плоскость. При
R=\,E=Lk
Согласно определению КЕО (Д.2):
е = (Ем/ ЕнI00% = (о/п)\00% (Д.П)
Это отношение поясняет геометрическую сущность КЕО и называется
геометрическим коэффициентом естественной освещенности.
Следствие 2. Понятие о светоактивности проема
На рисунке Д.6 показано помещение с двумя одинаковыми по площади
светопроемами, расположенными на одном расстоянии от расчетной точки
М, но на различной высоте и в различно расположенных ограждающих конс-
конструкциях по отношению к расчетной поверхности. Как видно из рис.Д.6,
а2>сг следовательно освещенность, создаваемая светопроемом в потолке
помещения на горизонтальной поверхности гораздо больше, чем освещен-
освещенность от окна в стене.
Следовательно, для горизонтальной поверхности, чем выше расположен
светопроем над расчетной точкой, и чем ближе его ориентация к зениту, тем
выше его СВЕТОАКТИВНОСТЬ.
Табл.Д.2. Величины коэффициентов относительной яркости фасада противостоящего здания, (Ь.).
Средне-
Средневзвешенный
коэффициент
отражения фасада,
Рф
0,6
0,6
0,6
0,6
0,5
0,5
0,5
0,5
0,4
0,4
0,4
0,4
0,3
0,3
0,3
0,3
0,2
0,2
0,2
0,2
Отношение расстояния
между зданиями 1 к
длине противостоящего
здания, а
2,00 и более
1,00
0,50
0,25 и менее
2,00 и более
1,00
0,50
0,25 и менее
2,00 и более
1,00
0,50
0,25 и менее
2,00 и более
1,00
0,50
0,25 и менее
2,00 и более
1,00
0,50
0,25 и менее
Значения средней относительной яркости фасада противостоящею
здания при отношении длины противостоящего здания а к его
расчетной высоте HD
0,25 и
менее
0,29
0,24
0,20
0,17
0,24
0,19
0,15
0,12
0,19
0,15
0,11
0,09
0,14
0,11
0,08
0,06
0,09
0,07
0,05
0,04
0,50
0,33
0,27
0,21
0,17
0,27
0,22
0,16
0,12
0,22
0,17
0,12
0,09
0,16
0,12
0,08
0,06
0,11
0,08
0,05
0,04
1,00
0,37
0,32
0,25
0,18
0,31
0,26
0,19
0,14
0,24
0,20
0,15
0,10
0,18
0,15
0,10
0,07
0,12
0.10
0,07
0,04
1,50
0,39
0,34
0,28
0,21
0,32
0,28
0,22
0,16
0,25
0,22
0,17
0,12
0,19
0,16
0,12
0,08
0,13
0,10
0,08
0,05
2,00
0,40
0,35
0,30
0,23
0,33
0.28
0,24
0,18
0,26
0,22
0,19
0,14
0,20
0,17
0,13
0,10
0,13
0,11
0,09
0,06
3,00
0,41
0,36
0,32
0,27
0.34
0,29
0,26
0.21
0,27
0,23
0,20
0,16
0,20
0,17
0,15
0,12
0,13
0,11
0,10
0,07
4,00 и
более
0,41
0,36
0,33
0,29
0,34
0,30
0,27
0,23
0,27
0,24
0,21
0,18
0,20
0,18
0,15
0,13
0,14
0,12
0,10
0,08
Примечание: при значениях параметров рф, 1/а, а/Нр отличных от приведенных в таблицах коэффициент Ьф определяется интерполяцией.
Д Строительная светотехника — естественное освещение
Рис.Д.6. Схемы к понятию об относительной свеювой активности светопроемов с
помощью закона проекции телесного угла при расположении точки на горизонталь-
горизонтальной (а) и вертикальной (б) плоскости.
Табл.Д.3. Коэффициенты отражения фасада, (рф).
№
п/п
1
2
3
4
5
6
Материал
Белая фасадная краска,
белый мрамор
Светло-серый бетон,
белый силикатный
кирпич, очень светлые
фасадные краски
Серый бетон, известняк,
желтый песчаник, светло-
зеленая, бежевая, светло-
светлосерая фасадная краска,
светлые породы мрамора
Серый офактуренный
бетон, серая фасадная
краска, светлое дерево
Розовый силикатный
кирпич, темно-голубая,
темно-бежевая, светло-
коричневая фасадная
краска, потемневшее
дерево
Темно-серый мрамор,
гранит, темно-
коричневая, синяя,
темно-зеленая, красная
фасадная краска
Коэффициент
отражения
материала, р
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
Средне -
взвешенный
коэффициент
отражения
фасада, Рф
0,55
0,48
0,41
0,34
0,27
0,20
Д.З. Инженерный метод расчета КЕО 487 ш
Табл.Д.4. Величины коэффициентов к .
Средневзвешенный ко-
коэффициент отражения
Фасада экра-
экранирующего
здания рф
1
Внутрен-
Внутренней по-
поверхности
помеще-
помещения pcD
2
Индекс
проти-
вос-
востоящего
здания
в плане
zi
3
Значения коэффициента кмо при
значениях индекса противостоящего
здания в разрезе z2
0,10
и
ме-
менее
4
0,50
5
1,00
6
1,50
7
2,00
8
4,00
и
бо-
более
9
Отношение расстояний 1т расчетной точки от наружной стены к глубине
помещения dn
iydn=0,90
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,50
0,50
0,50
0.50
0,50
0,50
0,50
0,55
0,55
0,55
0,50
0,50
0,50
0,45
0,45
0,45
0,40
0,40
0,40
0,55
0,55
0,55
0,50
0,50
0,50
0,45
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
ш
1,65
1,54
1,41
1,58
1,48
1,36
1,51
1,42
1,30
1,45
1,36
1,25
1,76
1,66
1,52
1,69
1,60
1,47
1,63
1,73
1,63
1,50
1,67
1,57
1,45
1,60
1,51
1,39
1,54
1,45
1,34
1,85
1,75
1,61
1,78
1,69
1,56
1,72
1,69
1,59
1,45
1,62
1,53
1,40
1,56
1,47
1,35
1,49
1,41
1,29
1,80
1,70
1,57
1,74
1,64
1,51
1,67
1,42
1,39
1,34
1,38
1,35
1,30
1,34
1,31
1,26
1,30
1,26
1,22
1,50
1,47
1,43
1,46
1,43
1,39
1,42
1,30
1,28
1,25
1,28
1,26
1,23
1,26
1,24
1,21
1,24
1,22
1,19
1,34
1,32
1,30
1,32
1,30
1,28
1,30
488 Д- Строительная светотехника - естественное освещение
Продолжение Табл.Д.4. Величины коэффициентов км
1
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
2
0,45
0,45
0,40
0,40
0,40
0,55
0,55
0,55
0,50
0,50
0,50
0,45
0,45
0,45
0,40
0,40
0,40
0,55
0,55
0,55
0,50
0,50
0,50
0,45
0,45
0,45
3
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
4
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1?00
1,00
5
1,54
1,42
1,56
1,48
1,36
1,87
1,77
1,64
1,81
1,71
1,58
1,74
1,65
1,53
1,67
1,59
1,48
1,98
1,88
1,75
1,92
1,82
1,70
1,85
1,76
1,64
6
1,63
1,51
1,65
1,57
1,45
1,96
1,86
1.72
1,89
1,80
1,67
1,83
1,74
1,62
1,76
1,68
1,56
2,07
1,97
1,84
2,01
1,91
1,78
1,94
1?85
1,73
7
1,58
1,46
1,60
1,52
1,41
1,91
1,81
1,68
1,85
1,75
1,63
1,78
1,69
1,57
1,72
1,63
1,52
2,03
1?93
1,79
1,96
1,87
1,74
1,90
1,81
1,69
8
1,39
1,34
1,38
1,35
1,30
1,59
1,55
1,51
1,55
1?51
1,47
1,51
1,47
1,43
1,47
1,43
1,39
1,67
1?64
1,59
1,63
1.60
1,55
1,59
1?5б
1,51
9
1,28
1,26
1,28
1,26
1,24
1,38
1,36
1,34
1,36
1,34
1,32
1,34
1,32
1,30
1,32
1,31
1,28
1,43
1,41
1,38
1,41
1,39
1,36
1,39
1,37
1,34
Д.З. Инженерный метод расчета КЕО ' 489 ш
J
Продолжение Табл.Д.4. Величины
1
0,30
0,30
0,30
2
0,40
0,40
0,40
3
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
4
1,00
1,00
1,00
коэффициентов кЛа.
5
1,79
1,70
1,59
6
1,88
1,79
1,68
7
1,83
1,75
1,63
8
1,55
1,52
1,47
9
1,37
1,35
1,32
Отношение расстояния 1, расчетной точки от наружной стены к глубине
помещения, dn
l/dn=0,50
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,55
0,55
0,55
0.50
0,50
0,50
0,45
0,45
0,45
0,40
0,40
0,40
0,55
0,55
0,55
0,50
0,50
0,50
0,45
0,45
0,45
0,40
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,31
1,27
1,22
1,27
1,24
1,19
1,23
1,20
1J7
1,19
1,17
1,14
1,37
1,33
1,28
1,33
1,30
1,26
1,29
1,26
1,23
1,25
1,39
1,36
1,31
1,35
1,32
1,28
1,31
1729
1,25
1,27
1,25
1,23
1,46
1,42
1,37
1,42
1,39
1,34
1,38
1?35
1,32
1,34
1,35
1,31
1,26
1,31
1,28
1,24
1,27
1,24
1,21
1,23
1,21
1,18
1,41
1,37
1,33
1,37
1,34
1,30
1,33
1,30
1,27
1,29
1,20
1,18
1,15
1,17
1,15
1,12
1,14
1,12
1,09
1,11
1,09
1,07
1,25
1,23
1,20
1,22
1?20
1,18
1,19
1?17
1,15
1,17
1,23
1,22
1,21
1,22
1,21
1,21
1,21
1,21
1,20
1,20
1,20
1,19
1,24
1,23
1,23
1,23
1,23
1,22
1,22
1,22
1,21
1,22
W490 Л- Строительная светотехника — естественное освещение
Продолжение Табл.Д.4. Величины коэффициентов kao.
1
0,50
0,50
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
2
0,40
0,40
0,55
0,55
0,55
0,50
0,50
0,50
0,45
0,45
0,45
0,40
0,40
0,40
0,55
0,55
0,55
0,50
0,50
0,50
0,45
0,45
0,45
0,40
0,40
0,40
3
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
4
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
5
1,23
1,20
1,43
1,39
1,34
1,39
1,36
1,32
1,35
1,32
1,29
1,31
1,29
1,26
1,49
1,45
1,41
1,45
1,42
1,38
1,41
1,38
1,35
1,37
1,35
1,32
6
1,32
1,29
1,52
1,48
1,43
1,48
1,45
1,40
1,44
1,41
1,38
1,40
1,38
1,35
1,58
1,54
1,49
1,54
1,51
1,47
1,50
1,47
144
1,46
1,44
1,41
7
1,27
1,24
1,47
1,44
1,39
1,43
1,40
1,36
1,39
1,37
1,33
1,35
1,33
1,30
1,53
1,50
1,45
1,49
1,46
1,42
1,45
1,43
1,39
1,41
1,39
1,37
8
1,15
1,12
1,30
1,28
1,26
1,28
1,26
1,23
1,25
1,23
1,20
1,22
1,20
1,17
1,36
1,34
1,31
1,33
1,31
1,28
1,30
1,28
1,25
1,27
1,25
1,23
9
1,21
1,21
1,25
1,25
1,24
1,24
1,24
1,23
1,24
1,23
1,23
1,23
1,23
1,22
1,26
1,26
1,25
1.26
1,25
1,25
1,25
1,25
1,24
1,24
1,24
1,23
Д.З. Инженерный метод расчета КЕО 491 )U
Продолжение Табл.Д.4. Величины коэффициентов к^о.
Отношение расстояний 1т расчетной точки от наружной стены к глубине
помещенияd, ^^
1
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,60
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,50
0,40
2
0,55
0,55
0,55
0,50
0,50
0,50
0,45
0,45
0,45
0,40
0,40
0,40
0,55
0,55
0,55
0,50
0,50
0,50
0,45
0,45
0,45
0,40
0,40
0,40
0,55
3
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
4
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
5
0,97
1,00
1,03
0,95
0,99
1,03
0,94
0,98
1,03
0,92
0?97
1,03
0,98
1,01
1,04
0,96
1,00
1,04
0,95
0,99
1,04
0,93
0?98
1,04
0,99
6
1,06
1,08
1,12
1,04
1,07
1,12
1,03
1,07
1,12
1,01
1,06
1,11
1,07
1,09
1,13
1,05
1,08
1,13
1,04
1,08
1,13
1,02
1,07
1,12
1,08
7
1,01
1,04
1,08
1,00
1,03
1,07
0,98
1,02
1,07
0,97
1,01
1,07
1,02
1,05
1,09
1,01
1,04
1,08
0,99
1,03
1,08
0,98
1,02
1,08
1,03
8
0,97
0,97
0,96
0,96
0,95
0,94
0,94
0,94
0,93
0,93
0?92
0,91
1,00
0,99
0,98
0,98
0,97
0,97
0,97
0,96
0,95
1,95
0,94
0,93
1,02
9
1,16
1,16
1,18
1,16
1,17
1,18
1,17
1,18
1,19
1,17
1,18
1,19
1,14
1,15
1,16
1,14
1,15
1,16
1,15
1,16
1,17
1,16
1,16
1,18
1,12
492 Л Строительная светотехника - естественное освещение
Продолжение Табл.Д.4. Величины коэффициентов kAo.
1
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
1
0,40
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
2
0,55
0,55
0,50
0,50
0,50
0,45
0,45
0,45
0,40
0,40
2
0,40
0,55
0,55
0,55
0,50
0,50
0,50
0,45
0,45
0,45
0,40
0,40
0,40
3
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
3
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
0,5 и
менее
2,0
4,0 и
более
4
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
4
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1?00
1,00
5
1,02
1,05
0,97
1,01
1,05
0,96
1,00
1,05
0,94
0,99
5
1,05
1,00
1?03
1,06
0,98
1,02
1,06
0,97
1,01
1,06
0,95
1?00
1,06
6
1,10
Ы4
1,06
1,09
1,14
1,05
1,08
1,14
1,03
1,08
6
1,13
1,09
1,11
1,15
1,07
1,10
1,15
1,06
1,09
1,15
1,04
1,09
1,14
7
1,06
1,10
1.02
1,05
1,09
1,00
1,04
1,09
0,99
1,03
7
1,09
1,04
1,07
1,11
1,03
1,06
1,10
1,01
1,05
1,10
1,00
1?04
1,10
8
1,01
1,00
1,00
1,00
0,99
0,99
0,98
0,97
0,97
0,97
8
0,96
1,04
1,04
1,03
1,03
1,02
1,01
1,01
1,01
1,00
1,00
0,99
0,98
9
1,13
1,14
1,13
1,14
1,15
1,13
1,14
1,15
1,14
Ы5
9
1,16
1,10
1,11
1,12
1,11
1,12
1,13
1,11
1,12
1,14
1,12
1,13
1,14
Примечания:
1. При значениях параметров рф, рср, z,, z2, ljdn, отличных от приведенных в таблице,
коэффициент кздо определяется интерполяцией.
2. Значения коэффициента kjdo для схем застройки зданий, отличающихся от схемы
№ 1, определяются по табл В.6 с учетом указаний, приведенных в приложении В2.
Отношение глу-
глубины помеще-
помещения dn к высоте
от уровня ус-
условной рабочей
поверхности до
верха окна, hol
1,00
1,00
1,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
5,00
5,00
5,00
5,00
5,00
5,00
5,00
5,00
5,00
Отношение рас-
расстояния расчет-
расчетной точки от
внутренней по-
поверхности наруж-
наружной стены /, к
глубине помеще-
помещения^
0,10
0,50
0,90
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0J0
0,80
0,90
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
Средневзвешенный коэффициент отражения пола, стен и потолка рср
0,60
0,50
0,45
0,35
Отношение длины помещения ап к его глубине d
0,5
1,05
1,46
2,32
1?07
1,04
1,32
1,85
2,51
3,21
3,90
4,60
5,29
1,09
1,06
1,53
2,45
3,57
4,74
5,92
7,09
8,26
1,0
;
1,05
1,41
2,17
1,07
1,04
1,29
1,77
2,36
2,98
3,60
4,23
4,85
1,09
1т06
1,48
2,30
3,31
4,36
5,42
6?47
7,52
2,0
1,05
1,31
1,88
1,07
1,04
1,23
1,59
2,05
2,53
3,00
3,48
3,96
1,09
1,06
1,38
2,01
2,79
3,60
4,42
5,23
6,04
0,5
1,04
1,31
1,89
1,06
1,03
1,22
1,60
2,06
2,55
3,04
3,53
4,02
1,08
1,05
1,38
2,02
2,82
3,65
4,48
5,31
6,14
1,0
1,04
1,27
1,79
1,06
1,03
1,20
1,54
1,95
2,39
2,83
3,26
3,70
1,07
1,05
1,34
LJ.92
2,63
3,38
4,12
4,87
5,61
2,0
1,04
1,20
1,57
1,06
1,03
1,16
1,41
1,73
2,06
2,40
2,73
3,06
1,07
1,05
1,27
1,71
2,26
2,83
3,41
3,98
4,56
0,5
1,04
,23
,68
,05
,03
1Д7
,47
1,84
2,22
2,61
2,99
3,38
1.07
1,04
1,30
1,81
2,44
3,10
3,76
4,42
5,08
1,0
,04
,20
,59
,05
,03
,16
1,42
,75
2,09
2,44
2,78
3,12
1,07
1,04
1,27
1,73
2,29
2,88
3,48
4,07
4,66
2,0
1,04
1,14
1,42
17О5
1,03
1,12
1,32
1,57
1,83
2,09
2,36
2,62
1,07
1,04
1,22
1,56
2,00
2,45
2,91
3,36
3,81
0,5
;
1,03
1,08
1,25
1,05
1,02
1,08
1,21
1,38
1,56
,74
,92
>,10
1,06
?03
1,15
1,39
,69
2,01
2,32
2,64
2,96
1,0
1,03
1?06
[,21
1,05
1,02
1,07
1,19
1,34
1,50
,66
1,82
1,98
1,06
1,03
1,13
,35
,62
,90
2,18
2,46
2,75
2,0
1,03
,03
,12
1,05
1,02
1,05
1Д4
,25
,37
,49
,61
,72
,06
,03
1,10
,27
,47
,68
,90
2,11
2,32
?
и
In
I
г
I
I
Отношение глу-
глубины помеще-
помещения dm к высоте
от уровня услов-
условной рабочей
поверхности до
верха окна, hol
1,00
1,00
1,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
5,00
5,00
5,00
5,00
5.00
5,00
5,00
5,00
5,00
Отношение рас-
расстояния расчет-
расчетной точки от
внутренней по-
поверхности наруж-
наружной стены 1Т к
глубине помеще-
помещения dn
0,10
0,50
0,90
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
0,10
0,20
0,30
0,40
0.50
0,60
0,70
0,80
0,90
Средневзвешенный коэффициент отражения пола, стен и потолка р1р
0,60
0,50
0,45
0,35
Отношение длины помещения ап к его глубине dn
0,5
1,03
1,66
2,86
1,10
1,32
1,72
2,28
2,97
3,75
4,61
5,55
6,57
1,16
1,53
2,19
3,13
4.28
5,58
7,01
8,58
10,28
1,0
1,03
1Т59
2?67
1,09
1Т29
1,64
2,15
2,77
3,47
4,25
5,09
6?01
1,15
1,48
2,07
2,92
3,95
5,12
6,41
7,82
9,35
2,0
1,02
1,46
>,30
,07
,22
,50
,90
2,38
2,92
3,52
4,18
4,90
Ml
1,37
1,84
2,49
3,29
4,20
5,21
6,31
7,49
0,5
1,02
1,47
>,зз
,07
1,23
,51
,91
2,40
2,96
3,58
4,25
4,98
1,12
1,38
1,85
2,52
3,34
4,27
5,29
6,41
7,63
1,0
1,02
1,42
1,19
1,06
,20
1,46
1.82
2,26
2,76
3,32
3,92
4,58
1,11
1,34
1,77
2,37
З.И
3,94
4,86
5,87
6,96
2,0
1,02
1,33
1,93
1,05
1,16
1,36
1,64
1,98
2,37
2,80
3,27
3,78
1,08
1,27
1,60
2,07
2.64
3,29
4,01
4,79
5,64
0,5
,02
,37
>,06
,06
,18
,41
,73
2,12
2,57
3,06
3,60
4,18
1,09
1,30
1,68
2,22
2,87
3,61
4,44
5,33
6,30
1,0
1,02
1,34
1,95
1,05
1,16
1,37
1,66
2,01
2,41
2,86
3,34
3,86
1,08
1,27
1,61
2,10
2,68
3,35
4,09
4,90
5,77
2,0
1,01
1,26
1,74
1,04
,13
,29
751
,79
2,10
2,44
2,82
3,23
1,07
1,21
1,48
1,85
2,31
2,83
3,40
4,03
4,71
0,5
1,01
1Д9
1,53
1,03
1,09
1,20
1,37
1,56
1,78
2,03
2,30
2,59
1,05
1,15
1,34
1,61
1,94
2,31
2,72
3,17
3,65
1,0
1,01
1,17
1,48
1,03
1,08
1,18
1,33
1,51
1,71
1,93
2,17
2,43
1,04
1,14
1,31
1,55
1,84
2,18
2,55
2,95
3,39
2,0
,01
1,13
,37
,02
,06
,14
,26
,39
,55
,72
,91
>,11
,03
1,И
,24
,43
1.66
1,92
2,20
2,52
2,86
f
2
1
I
3
I
I
Вид светопропускающего ма-
материала
Стекло оконное листовое:
одинарное
двойное
тройное
Стекло витринное толщиной
6-8 мм
Стекло листовое армированное
Стекло листовое узорчатое
Стекло листовое 'со специаль-
специальными свойствами:
солнцезащитное
контрастное
Органическое стекло:
прозрачное
Значе-
Значения т,
0,9
0,8
0,75
0,8
0,6
0,65
0,65
0,75
0,9
Вид переплета
Переплеты для окон и
фонарей промышлен-
промышленных зданий:
а) деревянные:
одинарные
спаренные
двойные раздельные
б) стальные:
одинарные открываю-
открывающиеся
одинарные глухие
двойные открывающие-
открывающиеся
двойные глухие
Переплеты для окон
жилых, общественных и
вспомогательных зда-
зданий:
а) деревянные:
Значе-
Значения т2
0,75
0,7
0,6
0,75
0,9
0,6
0,8
Несущие конструкции
покрытий
Стальные фермы
Железобетонные и дере-
деревянные фермы и арки
Балки и рамы сплошные
при высоте сечения:
50 см и более
менее 50 см
Значения
0,9
0,8
0,8
0,9
ъ
12*
молочное
Пустотелые стеклянные блоки:
светорассеивающие
светопрозрачные
Стеклопакеты
0,6
0,5
0,55
0,8
одинарные
спаренные
двойные раздельные
с тройным остеклением
б) металлические:
одинарные
спаренные
двойные раздельные
с тройным остеклением
Стекложелезобетонные
панели с пустотелыми
стеклянными блоками
при толщине:
20 мм и менее
более 20 мм
0,8
0,75
0,65
0,5
0,9
0,85
0,8
0,7
0,9
0,85
Примечание: Значения коэффициентов т, и т2 для профильного стекла и конструкций из него следует принимать в соответ-
соответствии с Указаниями по проектированию, монтажу и эксплуатации конструкций из профильного стекла.
х
s
I
I
X
s
so
I
I
i
I
21
i
i
I
Солнцезащитные устройства, изделия и
материалы
1. Убирающиеся регулируемые жалюзи и
шторы (межстекольные, внутренние, на-
наружные)
2. Стационарные жалюзи и экраны с за-
защитным углом не более 45° при располо-
расположении пластин жалюзи или экранов под
углом 90° к плоскости окна:
горизонтальные
вертикальные
Коэффициент, учиты-
учитывающий потери света в
солнцезащитных уст-
устройствах, г4
1
0,65
0,75
Солнцезащитные устройства,
изделия и материалы
3. Горизонтальные козырьки:
с защитным углом не более
30°
с защитным углом от 15 до 45°
(многоступенчатые)
Коэффициент,
учитывающий
потери света в
солнцезащитных
устройствах, г4
0,8
0.9-0,6
X
s
о
i
^4
про
i
npoe
2
OB.
§
I
со
Помещения и территории
1
1 Производственные помещения с
воздушной средой, содержащей в рабо-
рабочей зоне:
а) св. 5 мг/м1 пыли, дыма, копоти
б) от 1 до 5 мг/мч пыли, дыма,
копоти
в) менее 1 мг/м' пыли, дыма,
копоти
Примеры помещений
2
Агломерационные фабрики,
цементные заводы и обрубные
отделения литейных цехов
Цехи кузнечные, литейные, марте-
мартеновские, сборного железобетона
Цехи инструментальные, сбороч-
сборочные, механические, механосбо-
механосборочные, пошивочные
Искусственное
освещение
Коэффициент /
запаса Кч X
УКОЛИ-
Учество
Учисток
^светильников
/в год
Эксплуатационная
группа светильников
по приложению Г
1-4
3
2,0
18
Ы
6
1Л
4
5-6
4
и
6
L6
4
1Л
2
7
5
1Л
4
L6
2
1Л
1
Естественное освещение
Коэффициент s^
запаса К3 s^
>^чисток остекле-
^Уния светопроемов в
Угол наклона светопропус-
кающего материала к горизонту,
градусы
0-15
6
Ш
4
Ы
3
и>
2
16-45
7
4
L6
3
1Л
2
46-75
8
L1
4
1?
3
1Л
2
76-90
9
1Л
4
LA
3
и.
2
1
1
г) значительные концентрации паров,
кислот, шел очей, газов, способных
при соприкосновении с влагой образо-
образовывать слабые растворы кислот, шело-
чей, а также обладающих большой
коррозирующей способностью
2 Производственные помещения с
особым режимом по чистоте воздуха
при обслуживании светильников:
а) с технического этажа
б) снизу из помещения
3 Помещения общественных и
жилых зданий:
а) пыльные, жаркие и сырые
б) с нормальными условиями
среды
2
Цехи химических заводов по выработ-
выработке кислот, щелочей, едких химичес-
химических реактивов, ядохимикатов, удоб-
удобрений, цехи гальванических покры-
покрытий и различных отраслей промыш-
промышленности с применением электролиза
Горячие цехи предприятий общест-
общественного питания, охлаждаемые каме-
камеры, помещения для приготовления
растворов в прачечных, душевые и
т.д.
Кабинеты и рабочие помещения,
жилые комнаты, учебные помеще-
помещения, лаборатории, читальные залы,
залы совещаний, торговые залы и т.д.
3
LS
6
11
4
1А
2
L1
2
1Л
2
4
JL6
4
-
-
2
\
1А
1
5
L6
2
-
-
2
1Л
1
6
Ш
3
-
-
ш
3
2
7
Ы
3
-
-
Ы
3
L4
2
8
LZ
3
-
-
и.
3
L1
1
9
и.
3
-
-
3
L2
1
I
I
00
1
4 Территории с воздушной средой, со-
содержащей:
а) большое количество пыли (более 1
мг/м1)
б) малое количество пыли (менее 1
мг/мч)
5 Населенные пункты
2
Территории металлургических, хими-
химических, горнодобывающих предприя-
предприятий, шахт, рудников, железнодорож-
железнодорожных станций и при-легающих к ним
улиц и дорог
Территории промышленных пред-
предприятий, кроме указанных в подл, «а» и
общественных зданий
Улицы, площади, дороги, террито-
территории жилых районов, парки, бульвары,
пешеходные тоннели, фасады зданий,
памятники
транспортные тоннели
3
1Л
4
2
1Л
2
-
4
и.
4
и.
2
L5.
2
JL2
2
5
1Л
4
1Л
2
1Л
1
И
2
6
—
-
-
-
7
-
-
-
—
8
-
-
-
-
9
-
-
—
-
Примечания
1. Значения коэффициента запаса, указанные в гр. 6 - 9, следует умножать на 1,1 - при применении узорчатого стекла, стек-
стеклопластика, армопленки и матированного стекла, а также при использовании световых проемов для аэрации; на 0,9 - при примене-
применении органического стекла.
2. Значения коэффициентов запаса, указанные в гр. 3 - 5, приведены для разрядных источников света. При использовании ламп
накаливания их следует умножать на 0.85.
3. Значения коэффициентов запаса, указанные в гр. 3, следует снижать при односменной работе по поз. 16,1г - на 0,2;
по поз. 1в - на 0,1; при двухсменной работе - по поз. 16, 1г - на 0,15.
4.* Значения коэффициента запаса и количество чисток для транспортных тоннелей, указанные в фафе 2, приведены с учетом
использования только светильников конструктивной светотехнической схемы IV табл.1 приложения Г.
р"
00
S
Д.З. Инженерный метод расчета КЕО
2. Закон светотехнического подобия
Освещенность в какой-либо точке помещения зависит не от абсолютных, а
от относительных размеров помещения.
Сущность этого закона показана на рис.Д.7. Проекция телесного угла в
обоих подобных друг другу, но разных по размеру помещениях одинакова.
Следовательно, согласно закону проекции телесного угла, освещенность в
обоих помещениях одинакова.
Следствие1.Результаты
измерений освещенности
в моделях помещений в
основном соответствуют
результатам измерений
освещенности в реальном
помещении.
Использование этого
закона позволяет модели- __ „ _ „
роватьнебосводиизмерять Р«сД.7. Схема к закону светотехнического подобия.
под искусственным небом освещенность в моделях помещений и зданий.
Расчет геометрического КЕО может производиться по графикам
А.М.Данилюка, разработанным в СССР еще в 30-х годах XX века. Этот метод
расчета является «инженерным», т.е. пригодным для практических расчетов,
т.к. он позволяет использовать в расчетах основные строительные чертежи:
разрезы и планы зданий.
На рис.Д.8. изображена полусфера небосвода, разделенная на 10000 эле-
элементарных участков с помощью 100 параллелей и 100 меридианов. Проек-
Проекции участков на горизонтальную плоскость равны между собой, т.е. каждый
участок посылает
в цеш*полусферы
1/10000 часть осве-
освещенности от всего
небосвода. Границы
участков соедине-
соединены с центром полу-
полусферы радиусами.
Если поместить под
такую полусферу
модель помещения,
то по количеству
100 меридианов
Oi=Oa= =a=0io
Рис.Д.8. Схема к расчету геометрического КЕО по методу
А.М.Данилкжа.
лучей, образованных этими радиусами, проходящих через окно в расчетную
точку, можно определить величину геометрического КЕО.
Однако в архитектурно-строительном проектировании основными доку-
документами являются планы и разрезы. Поэтому А.М. Данилюк спроектировал
систему радиусов на вертикальную и горизонтальную плоскость, получив, та-
таким образом, графики №1 и №2 (рис.Д.9 и Д. 10). Накладывая на график №1
характерный разрез помещения так, чтобы полюс совместился с расчетной
точкой, подсчитываем количество лучей, проходящих через окно в расчетную
Д Строительная светотехника — естественное освещение
точку. На график №2 накладываем план помещения так, чтобы полюс гра-
графика находился на линии характерного разреза помещения на расстоянии
от центральной оси плоскости проема, равном расстоянию МС на разрезе
помещения, т.е. на расстоянии точки М до центра окна по высоте (см. рис.
Д. 11). Для удобства на график №1 нанесены полуокружности с номерами.
Замечаем № полуокружности, проходящей на графике № 1 через центр све-
топроема. На график №2 накладываем план помещения так, чтобы централь-
центральная продольная ось окна на плане совместилась с горизонталью на графике
№2, номер которой соответствует номеру полуокружности на графике №1.
Подсчитываем количество лучей, проходящих через окно (или через окна) в
расчетную точку.
Величина геометрического КЕО определяется по формуле:
Масштаб чертежей не имеет значения, однако следует учитывать, что при
пользовании полуокружностями и параллельными линиями на графиках №1
и №2 следует брать чертежи разреза и плана в одном масштабе, либо произ-
производить соответствующую корректировку расстояния МС.
Величины п, и п2 могут быть рассчитаны аналитически по следующим фор-
формулам:
cosa.-cosa2 1ЛЛ
щ= 1— М00 (д.13)
п 1оО
Расчетная схема с обозначениями углов представлена на рис.Д. 12.
Для расчета КЕО в случае систем верхнего естественного освещения
можно пользоваться формулой, предлагаемой СНиП
В этой формуле eB*q=eH — составляющая КЕО от прямого света неба.
Величина ^р{г^4Л)=ео+еп, т.е. внутренняя отраженная составляющая в
сумме с составляющей, характеризующей свет, отраженный от прилегающих
участков кровли или попадающей от неба на внутренние поверхности фона-
фонаря и оттуда — на рабочую поверхность.
г- определяется по графикам А.М.Данилюка №1 и №2 или по формулам
(Д.13иД.14)
где гв1 — значения геометрических КЕО в 1 п расчетных точках по харак-
характерному разрезу помещения. г2 — коэффициент, учитывающий внутренний
отраженный свет, см. табл.Д.9. Кф - коэффициент, учитывающий тип фона-
фонаря, определяется по табл.Д. 10.
Д.З. Инженерный метод расчета КЕО 503 ш
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 5 Ю 15 20 25 30 35 40
Рис.Д.9. График I для подсчета количества лучей п, и п',, проходящих через световой
проем на характерном поперечном разрезе помещения в расчетную точку от неба и от
противостоящего здания.
I III 'III! I / '.-' f f ( f f / / f ' f <' ' f ' ' / '\
HHUf'j .,ffi5/i"¦//////,'///' У S S
Рис.Д.10. График II для подсчета количества лучей п2 и п'2, проходящих через световой
проем на плане (при боковом освещении) или на продольном разрезе (при верхнем
освещении).
Расчет значений КЕО в точках характерного разреза помещения при
верхнем освещении от точечных и шахтных зенитных фонарей согласно СП
23-102-2003 следует выполнять по формуле:
+^('2-1К/А:, СДЛ7)
W504 Д Строительная светотехника — естественное освещение
где Аф в — площадь входного отверстия фонаря; п — количество фонарей; q(a)
— коэффициент, учитывающий неравномерную яркость неба МКО и опре-
определяемый по формуле (Д.7) или по рис. Д. 13; а — угол между прямой, соеди-
соединяющей расчетную точку с центром нижнего отверстия фонаря и нормалью
к этому отверстию; кс — коэффициент светопередачи фонаря, определяемый
для фонарей с диффузным отражением стенок - по рисД. 14, а для фонарей
с направленным отражением стенок — по рис.Д.15; 1ф — индекс фонаря с от-
отверстиями в форме прямоугольника, определяемый по формуле (Д. 18):
<* = 2(^. + Аф н)/{4^-К-{Рфв + Рфн)) (Д.18)
а для фонарей с отверстиями в форме круга определяемый по формуле (Д. 19):
*Ф = (гфв+гфм)/2}г3 (ДЛ9)
Афн — площадь нижнего отверстия
фонаря; Афв — площадь верхне-
верхнего отверстия фонаря; Л? — высота
проема фонаря; Рфн и Рфв соответс-
соответственно периметр нижнего и вер-
верхнего отверстий фонаря; гфв и гфн
соответственно радиус верхнего и
нижнего отверстий светопроводной
шахты фонаря; ?ср- среднее значение
условного геометрического КЕО.
Коэффициенты то, г2 определя-
определяются по формуле (Д.9) и таблицам
Д.7 и Д.9, а коэффициент КЛ — по
таблице Д.8.
Рис.Д. 11. Примеры подсчета количес-
количества лучей пр п2 и п',, п'2 по графикам
А.М.Данилюка: а) при боковом, б) при
верхнем освещении.
Рис.ДЛ2. Схема к расчету геометричес-
геометрического КЕО (при пользовании планом
помещения следует учитывать, что
Y2=arctg(tgy:cos 0) и Y^a
Д.3. Инженерный метод расчета КЕО 505 ш
Табл. Д.9. Коэффициенты, г2.
Отношение высо-
высоты помещения
принимаемой от
условной рабочей
поверхности до
нижней грани ос-
остекления Нр к ши-
ширине пролета /,
Значения коэффициента гг
Средневзвешенный коэффициент отражения потолка,
стен и пола
Количество пролетов
2
1
0.75
0,5
0,25
1,7
1.5
1,45
1,4
1,35
1,5
1,4
1,35
1,3
1,25
1,15
1,15
1,15
1,15
1,15
1,6
1,4'
1,35
1,3
1,25
1,4
1,3
1,25
1,2
1,15
1,4
1,3
1,25
1,2
1,15
1,05
1,05
1,05
1,05
1,05
Табл.Д.10. Коэффициенты К
Тип фонаря
Световые проемы в плоскости покрытия,
ленточные
Световые проемы в плоскости покрытия,
штучные
Фонари с наклонным двусторонним
остеклением (трапециевидные)
Фонари с вертикальным двусторонним
остеклением (прямоугольные)
Фонари с односторонним наклонным
остеклением (шеды)
Фонари с односторонним вертикальным
остеклением (шеды)
Ф'
Значения коэффи-
коэффициента Кл
1
1,1
1,15
1,2
1,3
1,4
а) вычисляют значение условного геометрического КЕО в первой точке
характерного разреза помещения по формуле:
(Д.20)
б) повторяют вычисления в соответствии с подпунктом «а» для всех точек
характерного разреза помещения до л включительно (где пл — количество
точек, в которых производится расчет КЕО);
в) определяют ztp по формуле:
( /
д)
Д. Строительная светотехника — естественное освещение
последовательно для всех точек вычисляют прямую составляющую КЕО
опр по формуле:
anp=eJ-To/K3 (Д.22)
} значение которой одинаково для
отраженную составляющую КЕО, ст
всех точек, определяют по формуле:
ао«,=еср(Г2-1УСо/Кз (Д-23)
е) определяют расчетное значение КЕО в каждой точке характерного разре-
разреза с учетом отраженного света от поверхностей помещения:
e, = <^ + <W (Д.24)
Изложенные инженерные методы расчета являются приближенными.
Это связано как с неточностью графических методов, зависящих от точности
построения чертежей, так и с упрощениями в интегрировании, принятыми
при решении задач сферической геометрии, в результате чего получены гра-
графики А.МДанилюка и их аналитическое
выражение (Д. 13 и Д. 14). Кроме того,
использование коэффициентов в приве-
приведенных формулах является источником
определенных погрешностей, которые
в будущем могут уточняться. Нормами
принято, что точность светотехнических
расчетов составляет 10%. Как показыва-
показывает практика проектирования, точность
метода является важным фактором. Но
еще более важным фактором является
о ю го зо 40 so 60 70 во с?град наличие единообразной, регламентиро-
1,-2
l.i
1,0
0,9
0.8
0,7
0,6
0,5
0,4
и/
1
¦Л
1
\
\
>
А 1
УРП
N
1
N
Рис.Д.13. График для определения
q(a) в зависимости от угла а.
--
i
/
У/
1
щ
3
1
1
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0.3
0,7
0,1
0 0,? 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 tfi
Рис.Д. 14. Графики для определения
коэффициента светопередачи зенитных
фонарей с диффузным отражением
стенок.
ванной нормами, методики инженерных
расчетов КЕО, позволяющей делать рас-
расчеты сравнимыми между собой.
0,9
О,!
0J
0,6
0,5
о,ч
0?
0,2
0,1
0
(
1
V
J
Ч
/
/
Ч\
///
'/
/,
'А
f
5,
г:
\
<**
У
и—--
-—*
т —
--—
Ц2 0/f 0,6 0,8 1,0 1,2 tfi tfi Ifi Zfi 2,2
Рис.Д.15. Графики для определения све-
светопередачи зенитных фонарей с направ-
направленным отражением стенок.
ДА. Понятие о световом климате местности
Д.4. Понятие о световом климате местности
Освещенность под открытым небом складывается из трех составляющих:
Здесь ? — солнечный свет,
ED — рассеянный (диффузный) свет неба
ER — отраженный свет от земли.
Солнце - огромный шар радиусом 695000 км. Среднее расстояние от Зем-
Земли до Солнца, равное большой полуоси эллипса земной орбиты, составляет
около 149,5* 106 км. Это расстояние принимается за единицу (астрономичес-
(астрономическая единица). Основной характеристикой, определяющей световой климат,
является световая солнечная постоянная величина ?*\ Она представляет
собой освещенность плоскости, перпендикулярной солнечным лучам и уда-
удаленной от Солнца на расстояние, равное астрономической единице , т.е. на
границе атмосферы. Приближенно Е(я= 135000- 137000 лк. Соответствую-
Соответствующая этой освещенности средняя яркость Солнца составляет 2x109 кд/м.
При заданном коэффициенте пропускания света атмосферой ха, кото-
который зависит от высоты стояния Солнца ho и прозрачности атмосферы р, ос-
освещенность от Солнца на горизонтальной поверхности Е\ определяется по
формуле:
?/ = ?;x-sinh0 (Д.25)
Здесь Els — освещенность от Солнца на плоскости, перпендикулярной
направлению потока солнечного излучения:
д
А — расстояние от Солнца до Земли в данный момент, определяется по аст-
астрономическим таблицам. Масса атмосферы м также может быть определена
по специальным таблицам.
По формулам (Д.25 и Д.26) можно определить освещенность под откры-
открытым небом от прямого солнечного освещения. Однако на величину осве-
освещенности и ее изменение во времени влияет не только высота Солнца, но и
статистические условия облачности в месте строительства в течение года по
месяцам и в течение суток по месяцам.
В 1996 г. стартовала международная программа измерений естественного
освещения, объединяющая 48 станций наблюдения в 26 странах мира, из ко-
которых 2 находятся в России, в Москве и в Воейково под Санкт-Петербургом.
На этих станциях проводится систематическая запись наружной естествен-
естественной освещенности, регистрируются виды облачности, на некоторых из них с
помощью специальных сканирующих приборов - яркомеров производится
сканирующая запись яркости участков небосвода. В огромной России та-
таких станций явно недостаточно. К примеру, в Японии существует 13 таких
станций. В то же время в России имеется развитая сеть актинометрических
станций, производящих систематические измерения суммарной и рассеян-
рассеянной солнечной радиации. С помощью расчетов с использованием световой
Д. Строительная светотехника — естественное освещение
солнечной постоянной и данных акти-
нометрических станций, учитывающих
статистические условия облачности,
рассчитаны световые эквиваленты сол-
солнечной радиации и получены данные
о дневном изменении наружной сум-
суммарной и диффузной освещенности
для различных городов России и СНГ.
Эти данные приводятся в различных
климатических справочниках. Одним
из лучших таких справочников явля-
является СНиП П-А.6-72 «Строительная
климатология и геофизика». На рис.
Д. 16 изображены графики дневного из-
изменения наружной диффузной естест-
естественной освещенности для 15-го числа
каждого месяца в г. Москве. Они пост-
построены на основании таблицы значений
суммарной и рассеянной освещеннос-
освещенности, приведенной в этом справочнике.
Для некоторых других городов России
такие данные также приведены в таких
таблицах (см. табл. Д. 11).
На основании результатов расчетов
наружной освещенности, проведенных для наиболее крупных, характерных
по своему географическому положению городов и промышленных районов
составлена таблица групп административных районов России по ресурсам
светового климата (табл. Д. 12). Критерием принята средняя за год освещен-
освещенность на горизонтальной наружной поверхности в течение 1 ч за период ис-
использования естественного света в помещении, т.е.
при е-1 «г 1*7—ЮЛщ ?^
Рис. Д. 16. Графики дневного изме-
изменения наружной диффузной осве-
освещенности для 15-го числа каждого
месяца в г. Москве.
Е— наружная освещенность горизонтальной поверхности, лк.
Екр — критическая наружная освещенность, лк, т.е. освещенность, при ко-
которой утром следует выключать, а вечером — включать электрический свет.
Тегод— время использования естественного света за год, ч.
Если принять, что искусственный свет следует выключать и включать
при достижении в расчетной точке величины нормируемой искусственной
освещенности (Енорч и)9 то величина критической освещенности может быть
рассчитана исходя из формулы (Д.2).
Е =-
'•100
(Д.27)
где е - величина КЕО в расчетной точке при боковом освещении, либо сред-
средняя величина КЕО при верхнем освещении (%).
В классах общеобразовательных школ при Енорм= 400 лк и енор=\.5% ве-
величина критической освещенности, при которой следует включать и выклю-
выключать искусственный свет, составит:
ДА. Понятие о световом климате местности
Ем = 400*100/1.5 = 26700л к.
Такой величины диффузная освещенность согласно рис. Д. 16 в Москве
достигает в течение очень небольшого отрезка времени в июле месяце.
Для светоклиматического районирования принята величина критической
освещенности, равная 5000 лк. Считается, что при такой величине наружной
освещенности обычно включают или выключают искусственное освещение.
Если нанести на графики изменения наружной освещенности горизон-
горизонтальную прямую, соответствующую Екр, то промежуток в часах между време-
временем наступления критической освещенности утром и вечером покажет время
использования естественного света за один день i-того месяца, 7), ч. Его не-
необходимо принимать с учетом времени начала и конца работы (см. рисД. 16).
Время использования естественного света за год составит:
/) (Д-28)
/=i
где я — количество рабочих дней з i-том месяце.
Ресурсы светового климата для разных регионов России различны. Так,
например, в Архангельске естественного света меньше, чем в Воронеже. Эти
ресурсы зависят также и от ориентации светопроемов. Считается, что этих
ресурсов больше для светопроемов южной, юго-восточной и юго-западной
ориентации.
В СНиП 23-05-95* нормируемая величина КЕО определяется по формуле:
Ъ=еш*т'т* (Д.29)
где N — номер группы административных районов по обеспеченности естес-
естественным светом, (табл. Д. 12).
еНОрм ~~ нормируемое значение КЕО.
mN- коэффициент светового климата по табл. Д. 13.
f( 510 Д- Строительная светотехника — естественное освещение
Табл. Д.И. Значения суммарной и диффузной освещенности
по часам дня на 15-е число каждого месяца в городах РФ.
Время
У,
з
1
СО
захода
солнца
гм
гм
о
гм
гм
оо
ЧО
Tf
гм
схода
лнца
§8
§
меся
m
ГО
ГМ
^
ON
ОО
Г-»
ЧО
Tf
го
ГМ
*
гельс
и
Г*)
го
гм
г**
о
с
го
ол
гм"
On
о
л
ЧО
ГМ
«п
ш"
in
ОО
гм
m
го
чо"
го
о
гм
ЧО
le
гм
ON
го
г-
г-
Tf
Tf
ЧО"
*ч(
О
о
ГМ
чО
ГМ
°
оС
э
III
ON
ON
ON
ГМ
S
о
го
гм
m
ON
го
гм
гм
ш
т
on
ON
,__
ГМ
ш
го
оо
ON
ГО
оо
Tf
ГО
гм
гм
ш
ON
t
ГМ
ш
го
ON
ГО
гм
о
гм
^
гм
гм
О\
ON
(^
ON
го
го
ш
ЧО
гм
го
ON
го
ON
го
О
ON
ГМ
оо
гм
>
ГО
гм
оо
гм
чо
гм
m
о
гм
гм
00
го
гм
—4
гм
чо
=
го
ЧО
я
к
m
in
гол
-
m
о
гм
го
Г»-
го
m
гм
гм
ON
ГМ
Tf
ГО
>
ГМ
ЧО
о
m
ON
О
^_
16
О
ГМ
Tf
ГМ
ГМ
Tf
ON
«n
Tf
ЧО
ON
Tf
Tf
О
гм
оо
ON
m
гм
m
5!
ОО
!?
Tf
5?
00
ГО
ON
О
ГМ
о
о
Is
>
о
гм
ГО
гм
чо"
о
о
чо
го
оо
гм
чО
ON
о
оо
in
ЧО
о
*
N
ш
'—'
ЧО
о
гм
о
ш
го
го
о
ГО
чо
о
гм
ON
о
о
VII
я
оо
гм
ЧП
оС
го
го
о
чо"
in
in
ЧП
г»-"
о
Tf
ЧО
17
о
Tf
оо
ON
'«п
>
<
Г*)
1,
ON
го"
Tf
m
Tf
Tf
ON
41
Э
гм
m"
гм
OS
m
ГМ
гм"
D
X
*Tf
ro
гм"
00
го
in
гм
ГО
гм"
оо
го
m
гм
Ъо
X
го
—•
о
гм
^^
о
Д. 4. Понятие о световом климате местности 511 }|
Продолжение Табл. Д. 11. Значения суммарной и диффузной освещенности
по часам дня на 15-е число каждого месяца в городах РФ.
Время
захода
солнца
Часы суток
а
Я
8
ОО
чО
S
гм
2
00
ЧО
ГМ
Время
восхода
солнца
Месяцы
2
со
гм
-
о
ОО
чо
in
со
гм
-
| Ленинград |
h
чО^
2,0
со"
-
чо
00^
ю"
«о"
о
2,0
п,б
0,8
ь
ЧО
со"
10,6
13,2
чо
ю
10,2
20,5
27,3
20,0
ON
ОО
?
чО
III
ON
ЧО^
со"
со
OS
14,5
17,1
14,7
ON
СО"
18,9
30,3
35,9
30,6
19,0
гм
СО^
13,5
19,1
ON
О
ГМ
19,4
13,9
00^
г»"
ОО
Os
со
19,8
35,9
ЧО
60,4
55,8
*?
ct"
гм
^о
>
гм
ОО
СО
*ч
ON
14,7
19,4
21,2
19,2
14,2
оо"
ЧО
СО
8,8
21,1
33,8
46,0
49,7
46,9
34,5
ОО
гм
8,9
ГМ
>
2
ГМ
со
©^
ON
14,5
«О
ON
ОО
гм
20,1
чо^
оо"
ОО
гм
20,1
32,5
о
?
48,0
43,0
30,7
18,5
Зсо
VII
6,0
12,0
16,7
18,6
16,0
10,5
ON
10,7
21,7
32,8
Г»-
СО
32,7
гм
VIII
22
со
ол
12,4
14,0
12,4
ЧО^
О^
10,5
19,6
25,8
22,1
12,6
©^
со"
&,
чо
VO
о
6,9
ЧО
СО^
гм"
©^
гм"
чо
10,0
2,9
ЧО
X
а
СО
со^
гм"
чо
о"
ОО
со"
о"
><
¦?
о*1
чол
0,8
ОО
о
ON
о
XII
W512 Л Строительная светотехника — естественное освещение
Продолжение Табл. Д. 11. Значения суммарной и диффузной освещенности
по часам дня на 15-е число каждого месяца в городах РФ.
Время
|
3
1
о
&
захода
солнца
см
см
о
см
оо
чО
""*
00
ЧО
см
хода
[нца
g з
Месяцы
ш
СП
см
2
ON
00
с-
ЧО
in
^
СО
см
-
и
я
*
чО
m
см
ON
00
гп
о
о
о
СП
СП
о
оо
чо
оо
см
г»
о
и-
я
г».
чО
о
—
о
оо
ЧО
СП
4,0
ЧО
см
СП
сп
in
On
CM
!"¦>.
оо"
h
ЧО
о"
СП
оо
см
см
а
о
СП
см
см
-
о
СП
см
см
5?
о
г*.
in
ЧО
5?
ш
см
"оо
4,6
см
ЧО
СП
On
оо
OS
см
чо"
ЧО
ЧО
о
in
о
оо
щ
ON
in
CM
CM
>-
ь
см
ЧО
о
24
СП
CM
00
24
16,
г»-"
13,1
чО
СП
см
СП
S
ON
12,2
я
>
сГ
ЧО
оо'
СП
чо
см
г-»
оо
см
оо
см
о
ON
СП
о
о"
16,0
см
чО
СП
чо
ш
62
оо
55
см
in
СП
16,1
**!
о"
3S
»v
И"
>
ЪN
ON
^.
On
CM
ГП
CM
27
00
17
in
ON
15,2
OO
я
СП
In
vO
48
_
29
13,0
VII
ve
ON
m"
СП
CM
о
СП
CM
о
4,8
10,0
00
On
CM
СП
47
On
Й
сп
CM
a
ON
к
VIII
Ъо
ON
o"
m
00
о
ЧО
ЧО
оо
17
сп
о
00^
CN
см
00
оо
о
оо
ON
СП
я
сп"
>
<
17м
о
см
СП
14
см
СП
СП
ЧО"
00
о
29
ш
оо
СП
о
in
СП
СП
оо"
12
in
о
ЧО
сп"
э
см
оо
27
см
оо
чо"
>
<
СП
о
см
г»"
СП
СП
оо"
сГ
ЧО
о
гп
„_
in
ЧО
XII
Д. 4. Понятие о световом климате местности 513 ]|
Табл.Д. 12. Группы административных районов России по ресурсам светового климата.
Номер
группы
1
1
2
3
4
5
Административный район
2
Московская, Смоленская, Владимирская, Калужская, Тульская,
Рязанская, Нижегородская, Свердловская, Пермская, Челябин-
Челябинская, Курганская, Новосибирская, Кемеровская области, Рес-
Республика Мордовия, Чувашская Республика, Удмуртская Рес-
Республика, Республика Башкортостан, Республика Татарстан,
Красноярский край (севернее 63° с.ш.). Республика Саха (Яку-
(Якутия) (севернее 63° с.ш.), Чукотский автон. округ, Хабаровский
край (севернее 55° с.ш.)
Брянская, Курская, Орловская, Белгородская, Воронежская,
Липецкая, Тамбовская, Пензенская, Самарская, Ульяновская,
Оренбургская, Саратовская, Волгоградская области, Республика
Коми, Кабардино-Балкарская Республика, Республика Север-
Северная Осетия — Алания, Чеченская Республика, Республика Ин-
Ингушетия, Ханты-Мансийский автон. округ, Республика Алтай,
Красноярский край (южнее 63° с.ш.), Республика Саха (Якутия)
(южнее 63е с.ш.), Республика Тыва, Республика Бурятия, Чи-
Читинская область, Хабаровский край (южнее 55° с.ш.), Магадан-
Магаданская область, Сахалинская область
Калининградская, Псковская, Новгородская, Тверская, Яро-
Ярославская, Ивановская, Ленинградская, Вологодская, Костром-
Костромская, Кировская области, Республика Карелия, Ямало-
Ненецкий автон. округ, Ненецкий автон. округ
Архангельская, Мурманская области
Республика Калмыкия, Ростовская, Астраханская области,
Ставропольский край, Республика Дагестан, Амурская область,
Приморский край, Краснодарский край
f( 514 А Строительная светотехника — естественное освещение
Табл.Д.13. Величины коэффициентов светового климата, (ms).
Световые
проемы
В наружных
стенах зданий
В прямоуголь-
прямоугольных и трапецие-
трапециевидных фонарях
В фонарях типа
«Шед»
В зенитных фо-
фонарях
Ориента-
Ориентация свето-
световых про-
проемов по
сторонам
горизонта
С
св,сз
з,в
кжюз
ю
С-Ю
СВ-ЮЗ
юв-сз
В-3
с
-
Коэффициент светового климата
Номер группы административных районов
1
1
1
1
1
1
1
2
0.9
0,9
0,9
0,85
0.85
0,9
0,9
0,9
0,9
0,9
3
1.1
1,1
1,1
1
1
1,1
1,2
1,1
1,2
1,2
4
1,2
1,2
1?1
lil
1,2
1,2
1,2
1,2
1,2
5
0.8
0,8
0,8
0,8
0.75
0,75
0,7
0,7
0,7
0,75
Примечания
1 С - северное; СВ - северо-восточное; СЗ - северо-западное; В - восточ-
восточное; 3 - западное; С-Ю - север-юг; В-3 - восток-запад; Ю - южное; ЮВ -
юго-восточное; ЮЗ - юго-западное.
2 Группы административных районов России по ресурсам светового кли-
климата приведены в приложении Д* СНиП 23-05-95 и табл. 6.12.
Д. 5. Нормирование естественного освещения
Д.5. Нормирование естественного освещения
Важнейшие показатели световой среды в помещении это:
— уровень освещенности
— качество освещения.
Необходимый уровень освещенности определяется характером зритель-
зрительной работы. Зрительная работа характеризуется объектом различения, его
размером и контрастом между объектом и фоном, а также скоростью смены
объектов различения.
Под термином «объект различения» понимается отдельная часть рассмат-
рассматриваемого предмета (например, нить ткани, линия, царапина, пятно и т.д.),
которую требуется различить при работе; под размером объекта различения
подразумевается его минимальный размер (например, толщина нити, шири-
ширина царапины, шаг спирали лампочки накаливания и т.д.). Чем меньше объ-
объект, тем больше требуются уровни освещенности. Контраст между объектом
и фоном является также важной характеристикой зрительной работы. При
малом контрасте различение затруднено и требует больших уровней осве-
освещенности. Различение объемных объектов при малом контрасте объекта и
фона зависит также от соотношения направленной и диффузной освещен-
освещенности, т.е. такой, когда свет падает на объект со всех сторон. Образующиеся
при этом тени могут улучшить или ухудшить видимость объемных объектов
различения.
Вопросы нормирования уровней освещенности являются компетенци-
компетенцией светотехников. Величины нормируемой искусственной освещенности
для различных разрядов и подразрядов зрительных работ в промышленных
зданиях, а также нормируемые величины искусственной освещенности в
различных помещениях общественных зданий приведены в таблицах 1,2 и
прил. «И» СНиП 23-05-95* «Естественное и искусственное освещение». Для
производственных зданий нормы КЕО при естественном и совмещенном
освещении приведены в таблице Д. 14. В этих нормах каждому разряду зри-
зрительных работ и каждому виду помещений общественных зданий соответс-
соответствует свое нормируемое значение КЕО при одном естественном, а также при
совмещенном освещении.
Связь норм КЕО и нормируемых величин освещенности основывается
на работах ТА.Глаголевой, которая предложила определять нормируемые
значения КЕО из условия равенства логарифмов количества естественного
и искусственного освещения в помещении за год. В современных нормах эта
связь определяется простым равенством количества искусственного и естес-
естественного освещения за год.
Так, например, в рабочих помещениях офисов нормируемый уровень ис-
искусственной освещенности ?,ОАМ|Н=300 лк. Годовое количество искусственного
освещения при 8-часовом рабочем дне и 6-дневной рабочей неделе составляет:
А«* = 300x8x6x4x12 = 691200 лк. ч./год.
Здесь 4 — недели в месяце, 12 — месяцев в году.
Годовое количество естественного освещения снаружи получается ин-
интегрированием функций изменения наружной освещенности (рис.Д.16) по
времени в каждом месяце и суммированием интегралов с умножением этой
суммы на 24 (количество рабочих дней в месяце). Приближенно для г. Моск-
Москвы эта величина равна 24000000 лк. ч./год.
е =F91200/24000000)хЮ0%=2.88% или примерно 3%.
Д. Строительная светотехника - естественное освещение
Табл.Д.14. Нормируемые значения КЕО в производственных зданиях.
Характери-
Характеристика зри-
зрительной рабо-
работы
Наивысшей
точности
Очень высо-
высокой точности
Высокой точ-
точности
Средней точ-
точности
Малой точно-
точности
Грубая (очень
малой)точно-
малой)точности
Работа со све-
светящимися
материалами
и изделиями в
горячих цехах
Общее на-
наблюдение за
ходом произв.
процесса:
постоянное
Периодиче-
Периодическое при по-
постоянном
пребывании
людей
Периодиче-
Периодическое при пе-
периодическом
пребывании
людей
Общее на-
наблюдение за
инженерными
коммуника-
коммуникациями
Наи-
Наименьший
эквива-
эквивалентный
размер
объекта
различе-
различения, мм
Менее
0,15
От 0,15 до
0,30
От 0,30 до
0,50
От 0,5 до
1,0
От 1,0 до
5,0
Более 5,0
Более 0,5
Разряд зри-
зрительной
работы
1
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
Естественное
освещение
Совмещенное
освещение
кео ен, %
при
верх-
верхнем
или
ком-
бин.
осве-
освещении
-
-
-
4
3
3
3
3
1
0,7
0,3
при
боко-
боковом
осве-
освещении
-
-
-
1,5
1
1
1
1
0,3
0,2
0,1
при
верх-
верхнем
или
ком-
бин.
осве-
освещении
6,0
4,2
3,0
2,4
1,8
1,8
1,8
1,8
0,7
0,5
0,2
при
боко-
боковом
осве-
освещении
2,0
1,5
1,2
0,9
0,6
0,6
0,6
0,6
0,2
0,2
0,1
Д. 5. Нормирование естественного освещения 517)))
Примечания к табл. Д. 14.: 1) В районах с температурой наиболее холодной пятидневки
по СНиП 23-01 минус 28°С и ниже нормированных значений КЕО и совмещенном ос-
освещении следует принимать по табл. 5 СНиП 23-05-95*
2) В помещениях, специально предназначенных для работы и производственного обу-
обучения подростков, нормированное значение КЕО повышается на один разряд и долж-
должно быть не менее 1,0%.
Таково нормируемое значение средней величины КЕО для рабочих по-
помещений офисов с системами верхнего естественного освещения. Для по-
помещений с окнами нормируется минимальная величина КЕО в глубине по-
помещения. Она равна примерно 1/3 от средней величины. Т.е. при боковом
освещении енор=\Шо.
Нормируемые величины КЕО, найденные по таблицам в СНиП, умножа-
умножаются на коэффициент светового климата района строительства в соответс-
соответствии с таблицами Д. 12 и Д. 13.
При нормировании естественного освещения помещений указывается не
только нормируемое значение КЕО при верхнем или боковом естественном
или совмещенном освещении, но и положение расчетной точки, в которой
должно быть обеспечено нормируемое значение КЕО.
В жилых комнатах, кухнях жилых домов, в номерах гостиниц, в играль-
игральных, групповых и спальных детских дошкольных учреждений, а также в па-
палатах больниц и санаториев расчетная точка располагается на полу. В рабо-
рабочих комнатах офисов, в школьных классах, аудиториях, читальных залах и
других помещениях общественных зданий расчетные точки находятся на ус-
условной рабочей поверхности, что соответствует высоте рабочего стола @,8м
над уровнем пола).
В жилых комнатах и кухнях жилых домов величина нормируемого КЕО
равна 0.5%. На кухнях - в центре комнаты. В жилых комнатах 1, 2-х и 3-х
комнатных квартир — в одной комнате — на линии характерного разреза на
расстоянии 1 м от стены, наиболее удаленной от светопроемов. В других ком-
комнатах она располагается в центре. В 4-х и более комнатных квартирах вели-
величина КЕО = 0.5% должна быть обеспечена в глубине помещений в 2-х жилых
комнатах. В остальных комнатах расчетная точка располагается в центре по-
помещения. В центральных и исторических районах городов нормы допускают,
чтобы расчетные точки располагались в центре всех комнат в квартире.
В номерах гостиниц нормируемая величина КЕО, равная 0.5% при ес-
естественном и 0.4% при совмещенном освещении должна быть обеспечена в
центре комнаты на полу в центральных районах городов и на расстоянии 1 м
от задней стены в остальных районах.
В классах школ нормируемая величина КЕО, равная 1.5% при естествен-
естественном и 1.3% при совмещенном освещении должна быть на условной рабочей
поверхности на расстоянии 1.2 м от стены, наиболее удаленной от окон, на
линии характерного разреза. В игровых и групповых детских дошкольных уч-
учреждений величина енорм= 1.5% должна быть обеспечена на полу на расстоянии
1.0 м от стены, наиболее удаленной от светопроемов. По отношению к шко-
школам и детским дошкольным учреждениям никаких послаблений требований
норм в центральных и исторических районах городов не предусмотрено.
Мы привели здесь наиболее важные нормативные требования к естест-
естественному освещению жилых и общественных зданий, наиболее часто ветре-
Д. Строительная светотехника — естественное освещение
чающиеся в практике проектирования. Во всех других случаях необходимо
обращаться к нормативным документам 11,2].
В помещениях с верхним и комбинированным* естественным освеще-
освещением нормируется среднее значение КЕО. В большепролетных промзданиях
величины КЕО рассчитываются не менее чем в пяти точках на пролет (см.
рис.Д.17). Среднее значение КЕО определяется по формуле:
1 /е1+еп Й ч
есР= r^"^T^+2we/) (Д.ЗО)
П -1 1 ,=2
При двухстороннем боковом освещении КЕО нормируется в точке посе-
посередине помещения.
В крупногабаритных производственных помещениях при боковом осве-
освещении минимальное значение КЕО нормируется в точке, удаленной от све-
топроемов на:
— 1.5 высоты помещения для работ 1- IV разрядов
— 2.0 высоты помещения для работ V-VII разрядов
— 3.0 высоты помещения для работ VIII разряда.
Допускается деление помещения на зоны с боковым освещением (зоны,
примыкающие к наружным стенам с окнами) и зоны с верхним освещением.
Нормирование и расчет естественного освещения в каждой зоне произво-
производится независимо друг от друга.
Качество естественного освещения регламентируется в нормах только с
точки зрения неравномерности распределения КЕО по характерному разрезу
помещения. Это касается только систем верхнего и комбинированного ос-
освещения. Неравномерность - это отношение среднего значения КЕО к его
наименьшему значению в пределах характерного разреза помещения. Она не
должна превышать 3:1.
Остальные вопросы качества освещения:
— создание определенных соотношений яркостей внутренних поверхностей
помещения;
— обеспечение отсутствия слепимости от ярких плоскостей окон, контрасти-
контрастирующих с темными простенками и подоконными частями стен.
Эти вопросы находятся в компетенции архитекторов, формирующих не
только физические, но и эстетические качества внутренней среды. Они рас-
рассматриваются в специальных учебниках [Д.З и Д.4].
=-вср
Рис.Д.17 Расчетные значения КЕО в точках характерного разреза многопролетного
производственного здания с системой верхнего естественного освещения.
¦Комбинированное освещение - ко1да в одном помещении имеется как боковое, так и верхнее
естественное освещение.
Д. 6. Проектирование систем естественного освещения 519 )8
Д.6. Проектирование систем естественного
освещения
Проектирование систем естественного освещения сводится, в основном, к
выбору типа, формы и размеров светопроемов, а также их размещения в сте-
стенах и в покрытии. При боковом освещении жилых и общественных зданий
форма и размеры светопроемов в значительной степени зависят от архитек-
архитектурного решения здания. Здесь очень важно соблюдать баланс между архи-
архитектурно-художественными требованиями архитектора и требованиями ра-
рациональности, экономичности, требованиями обеспечения нормированных
значений КЕО и энергоэффективности здания с учетом затрат энергии на
электрическое освещение, на восполнение теплопотерь через светопроемы
зимой и ликвидацию теплопоступлений через светопроемы летом с помо-
помощью вентиляции и кондиционирования воздуха.
Очень важным моментом при проектировании естественного освещения
зданий является выбор системы естественного освещения. Наиболее тради-
традиционной системой естественного освещения в гражданских и промышлен-
промышленных зданиях являются окна. Они могут быть различных размеров и формы,
штучные и ленточные (не имеющие простенков). От формы окон и располо-
расположения их в стене зависит распределение КЕО в помещении. При проектиро-
проектировании окон следует иметь в виду, что высота подоконника меньше влияет на
величину КЕО в глубине помещения, чем высота верха окна над расчетной
точкой. В то же время, высокое расположение окна в стене препятствует ви-
визуальному контакту с внешней средой. Поэтому во многих промышленных
зданиях, а также в гражданских зданиях повышенной этажности целесооб-
целесообразно устраивать небольшие окна в нижних частях стен. Основная же часть
остекления может располагаться в верхней части стены. Она может быть
выполнена из материалов, рассеивающих свет, что обеспечивает защиту от
солнца.
Большое значение имеет выбор типа остекления и, в частности, коли-
количества слоев светопропускающего материала (одинарное, двойное, тройное
остекление). Одинарное остекление может применяться в южных районах, в
производственных зданиях, не оборудованных кондиционированием возду-
воздуха. В жилых домах севернее 50°с.ш. следует применять тройное остекление.
В Москве это регламентировано Московскими городскими строительными
нормами. Это связано с необходимостью снижения теплопотеоь здания и
экономией энергии. При этом следует иметь в виду, что увеличение количес-
количества слоев остекления приводит к снижению светопропускания окон. Следо-
Следовательно, при тройном остеклении требуется большая площадь остекления,
чем при двойном.
Следует иметь в виду, что устройство тройного остекления в окнах, выхо-
выходящих в остекленную лоджию нецелесообразно, т.к. при этом очень трудно
обеспечить нормируемое значение КЕО в помещении, и это ничего не дает с
точки зрения экономии энергии.
Системы верхнего естественного освещения применяются в основном в
промышленных зданиях и в некоторых типах гражданских зданий, таких, как
школы, спортивные залы, крупные торговые здания и т.п. В основном - это
фонари верхнего естественного света.
Зенитные купола с глу-
глубокими шахтами
Д. Строительная светотехника — естественное освещение
Существует три типа фонарей:
1. Зенитные (остекление ориентировано на зенитную часть неба).
2. Фонари-надстройки (П-образные, М-образные, трапецеидальные).
3. Шедовые фонари (с односторонним остеклением и пилообразной
кровлей).
ЗЕНИТНЫЕ ФОНАРИ бывают ленточные, панельные и точечные.
Ленточные зенитные фонари были рас-
распространены в России в производственных
зданиях конца XIX века. В настоящее время
они имеют широкое распространение в Ев-
Европе. Согласно закону проекции телесного
угла они имеют высокую светоактивность.
Однако их недостатком является то, что они
пропускают в помещение прямые солнеч-
солнечные лучи, что в производственных зданиях
недопустимо, и требуют специальной солн-
цезащиты. Кроме того, эти фонари прак-
практически не используют отраженный свет от
кровли (рис.Д.18).
ФОНАРИ-НАДСТРОЙКИ пришли в
Россию из Америки в XX в. в годы индус-
индустриализации. Как правило, эти фонари
- светоаэрационные, т.е. используются как
для освещения, так и для аэрации. Практи-
Практика показала, что при таком использовании
частицы пыли, копоти в смеси с масляной
пылью, содержащиеся во внутреннем воз-
воздухе многих промзданий, осаждаются на
остеклении, которое загрязняется и переста-
перестает работать для освещения. При проектиро-
проектировании фонарей - надстроек целесообразно
разделять функции освещения и аэрации. В
этом случае можно добиться высокого ка-
качества и равномерности освещения.
Преимуществом фонарей-надстроек
является то, что прямые солнечные лучи
меньше попадают в помещение. Кроме
того, свет, отраженный от прилегающих
участков кровли, особенно, если кровля
светлая, отражается на потолок фонаря, и
оттуда - на рабочую поверхность (см. рис.
Д. 19). Это может значительно увеличить ос-
освещенность в зоне под фонарем. Разделение
функций естественного освещения и аэра-
аэрации показано на примерах светоаэрацион-
ного фонаря системы Батурина D0-е годы
XX в.) и модификации английского фонаря
Зенитные крупногабарит-
крупногабаритные ленточные фонари
Рис.Д.18. Точечные и ленточные
зенитные фонари.
Рис.Д.19. Фонари-надстройки.
Рис.Д.20. Светоаэрационный фонарь
системы Батурина.
Д.6. Проектирование систем естественного освещения
«BRS-Monitor» для России (рис. Д.20 и
Д.21). Современные П-образные фонари
- надстройки используют преимущества
зенитных фонарей. В них крыша устра-
устраивается из современного эффективного
светопрозрачного материала с сотовой
структурой — поликарбоната, облада-
обладающего хорошими теплозащитными ка-
качествами и являющегося одновременно
в некоторой степени солнцезащитой.
Естественно, что в этом случае функции
освещения и аэрации должны быть стро-
строго разделены.
Недостатком фонарей-надстроек при их близком расположении друг к
другу в кровле является возможность образования снеговых мешков. Поэ-
Поэтому при их проектировании следует
учитывать зимнюю розу ветров.
ШЕДЫ или фонари в пилообразной
кровле. (В английской строительной
терминологии шед - это цех с двускат-
двускатной малоуклонной кровлей).
На рис.Д.22 показана типичная для
России конструкция шедового ткацкого
цеха конца XIX в. Остекление ориенти-
ориентировано на север, поэтому прямые сол-
солнечные лучи практически не попадают
в помещение. Направление световых
потоков — верхне-одпостороннее, что
повышает величину КЕО на вергикаль-
ю ¦*¦
Рис.Д.21. Модификация фонаря
«BRS-Monitor»
Н)
ных поверхностях, характерных для ткацкого производства. Преимущество ше-
довых фонарей в их естественной солнцезащите при ориентации остекления на
север, а шкже в очень хорошем исполь-
использовании отраженного света от кровли,
в том числе и солнечного. Недостаток
- возможность образования снеговых
мешков у остекления, что приводит к
перегрузкам конструкции и протечкам.
Поэтому в СССР отказались от строи-
строительства шедовых зданий, хотя они и
очень целесообразны в малоснежных
солнечных районах, таких, как юг Рос-
О
о
Рис.Д.22. Шсды.
сии и некоторые районы Забайкалья.
Наиболее простым, но приближенным способом определения размеров
светопроемов является геометрический, при котором площадь проемов уста-
устанавливается в долях (или %) от площади пола. Этот метод, как правило, при-
применяется на стадии проработки проекта для выбора площади остекления.
с
522 А Строительная светотехника — естественное освещение
Для бокового освещения площадь окон может быть определена по формуле:
здесь So и Sn — площадь окон и площадь пола, м
еноРМ — нормируемый КЕО при боковом освещении,
то — общий коэффициент светопропускания проемов,
го — коэффициент, учитывающий влияние отраженного света в расчетной
точке.
К— коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими здания-
зданиями, определяется в соответствии с таблицей Д. 15.
К3— коэффициент запаса, учитывающий загрязнение светопроемов,
т|о- световая характеристика окон, показывающая отношение площади окон
к площади пола в %, обеспечивающее значение КЕО = 1 % в расчетной точке
в глубине помещения на условной рабочей поверхности. См табл.Д. 16.
Для верхнего естественного освещения:
(Д.32)
здесь 5^ — площадь световых проемов (в свету) при верхнем освещении,
г\ф — световая характеристика фонаря, определяемая по табл.Д. 17 и Д. 18.
г2 — коэффициент, учитывающий влияние отраженного света при верхнем
освещении, принимаемый по табл.Д.9,
Кф — коэффициент, учитывающий тип фонаря, применяемый по табл.Д. 10.
Для наиболее распространенных геометрических и светотехнических па-
параметров боковых светопроемов и помещений в Своде правил СП 23-102-
2003 приведены графики для определения относительной площади свето-
ироемов, несколько упрощающие расчет по формулам (Д.31) и (Д.32).
Пользуясь приближенными методами расчета площади светопроемов
предварительно определяют их размеры. Размещение светопроемов в стенах
производится с учетом архитектурного облика здания, необходимости обес-
обеспечения зрительного контакта с внешней средой. На стадии окончательного
проектирования и согласования проекта рассчитывают значения КЕО в рас-
расчетных точках помещений. Для помещений с боковыми проемами достаточ-
достаточно расчета КЕО в регламентированной нормами расчетной точке.
В глубоких помещениях некоторых общественных и промышленных зда-
зданий требуется определить зону с достаточным естественным освещением.
Для этого на характерном разрезе на условной рабочей поверхности выбира-
выбираются расчетные точки (не менее 5 в пролете). В них определяются расчетные
значения КЕО. Строится график распределения КЕО по характерному раз-
разрезу помещения, на который наносится горизонтальная прямая, соответс-
соответствующая нормируемому значению КЕО. Точка пересечения этой прямой и
графика КЕО позволяет определить величину зоны с достаточным естест-
естественным освещением.
Д. 6. Проектирование систем естественного освещения 523^}
Табл.Д. 15. Значения коэффициента К^.
0,5
1
1,5
2
3 и более
к,
1,7
1,4
1,2
1,1
1
Табл.Д.16. Значения световой характеристики окон.
Отношение длины
помещения 1П к
его глубине В
4 и более
3
2
1.5
1
0,5
Значение световой характеристики rjo при отношении
глубины помещения В к его высоте от уровня услов-
условной рабочей поверхности до верха окна h,
1
6.5
7,5
8,5
9,5
11
18
1,5
7
8
9
10,5
15
23
2
7,5
8,5
9,5
13
16
31
3
8
9,6
10,5
15
18
37
4
9
10
11,5
17
21
45
5
10
11
13
19
23
54
7,5
И
12,
5
15
21
26,
5
66
10
12,5
14
17
23
29
—
524 Л- Строительная светотехника — естественное освещение
Табл.Д.17. Значения световой характеристики фонарей-надстроек, шедов и
ленточных зенитных фонарей, (ГЦ).
Тип фонарей
С вертикальным
двусторонним
остеклением
(прямоугольные,
М-образные)
С наклонным
двусторонним
остеклением
С вертикальным
односторонним
остеклением
(шеды)
С наклонным
односторонним
остеклением
(шеды)
К ПЛ ИЧ С CTRO
пролетов
Один
Два
Три и более
Один
Два
Три и более
Один
Два
Три и более
Один
Два
Три и более
Значения световой характеристики фонарей
Отношение длины помещения 1П к ширина пролета
/,
эт 1 до 2
от 2 до 4
более 4
Отношение высоты помещения И к ширине пролета
/,
от
0,2
ДО
0,4
5,8
5,2
4,8
3.5
3,2
3
6,4
6,1
5
3.8
3
2,7
от
0,4
до
0,7
9,4
7,5
6,7
5,2
4,4
4
10,5
8
6,5
4,55
4,3
3,7
от
0,7
пг\ 1
ДО 1
16
12,8
11,4
6,2
5,3
4.7
15,2
11
8,2
6,8
5,7
5,1
от
0,2
до
0,4
4,6
4
3,8
2,8
2,5
2,35
5,1
4,7
4
2,9
2,3
2,2
ОТ
0,4
до
0.7
6,8
5.1
4,5
48
3
2,7
7,6
5,5
4,3
3,4
2,9
2,5
от
0,7
до1
10,5
7,8
6,9
4,7
4,1
3,7
10
6.6
5
4,5
3,5
3,1
от
0,2
до
0,4
4,4
3,7
3,4
2,7
2,3
2,1
4,9
4,35
3,6
2,5
2,15
2
от
0,4
ДО
0,7
6,4
6,4
4
3,6
2,7
2.4
7,1
5
3,8
3,2
2,65
2,25
от
0,7
до
1
9,1
6,5
5,6
4 1
3,4
3
8,5
5,5
4,1
3,9
2,9
2,5
Табл.Д.18. Значения световой характеристию! точечных и панельных зенитных фонарей, (
Схемы фона-
фонарей
1
S.
S:
Si
Л- "ASe
Отношение пло-
площади выходного
отверстия S, к сумме
площадей вход-ного
отверстия S и боко-
боковой поверхнос-ти
проема Sb
2
0,05
0 1
0.2
0.
0.4
0.5
0.6
0,7
0.8
0,9
0,5
3
25
1Я
7
5
4,2
3,7
1,3
1,1
2,9
2,8
0,7
4
19
10,1
5,6
4
1.*
2.9
2,6
2,4
21
2,2
Индекс помещения f = —L?i!—
Щ1„+Ь)
Ь-шщ
Индекс помешения /
1
5
16
8.S
46
1.3
2,7
2,4
2,1
2
1.9
1,8
1,25
6
14.1
1.2
2,9
2,4
2,1
19
1,8
1,1
1.6
1 5
7
п.з
7
1,8
27
2,2
2
1.8
2
8
12
6,1
3,4
2,4
2
IS
1,6
1.6 , 1.5
1.55 14
1,5 | 135
2,5
9
11.5
6
Я Я
2.3
1,9
I7
15
14
135
1.3
где /„ -длина помещения вдоль оси пролетов
lima помешения
// — высота покрытия над условной рабочей поверхностью
ч
10
11
5,8
11
2,2
1.85
1.6
1,45
1,35
1 1
1,25
4
И
10,5
5,5
Я
2.1
..*
1 55
1.4
1,3
1.2
1 2
1
i
12
10
5,4
2,9
2
17
! 5
1.3
1.25
1.2
1,15
J
Д. 7. Примеры проектирования и расчетов естественного освещения
Д.7. Примеры проектирования и расчетов
естественного освещения
ПРИМЕР 1. Запроектировать систему естественного освещения (ЕО) втрех-
пролетном производственном здании механосборочного цеха (рис.Д.22).
Зрительная работа средней точности, разряд IV, подразряд «в». Здание стро-
строится в г. Саратове. Ориентация продольных стен — В-3.
По таблице 1 из СНиП 23-05-95* нормируемые значения КЕО:
енорм= 4,0% при верхнем ЕО и енорм=\.5% при боковом ЕО.
По таблице 3 из СНиП (см. табл. Д.8) коэффициент запаса для вертикаль-
вертикального остекления К= 1.3; для горизонтального остекления К=\ .6.
Здание предполагается построить в г. Саратове; по табл. Д. 12 г. Саратов
относится ко 2-му административному району по ресурсам светового клима-
климата. По табл. Д. 13 коэффициент светового климата для окон при ориентации
их на В-3 m = 0.9; для зенитных фонарей т = 0.9. Таким образом, значение
нормируемого КЕО равно:
При боковом ЕО: енорм= 1.5x0.9= 1.35%
При верхнем ЕО: енорм= 4.0x0.9=3.6% .
Разобьем площадь цеха на участки, освещаемые боковыми светопроема-
ми и фонарями верхнего света. Согласно п.5.5* СниП при боковом освеще-
освещении величина КЕО нормируется в точке условной рабочей поверхности на
расстоянии 1.5 высоты от пола до верха светопроемов (для разряда IV). При
высоте /zo/=6.0 м глубина зоны, освещаемой боковыми светопроемами, со-
составляет В=6х1.5=9.0м.
Необходимую площадь окон в здании определяем по формуле (Д.31):
Здесь площадь пола, освещаемая боковыми светопроемами, равна:
?=72х9\2+E4-2х9)х9х2= 1944м2; (см. рис.Д.23).
= 1.35%.
то=0.8х0.6=0.48 (переплеты двойные, открывающиеся, металлические).
А=1 (противостоящие здания отсутствуют).
*=1.3;
го определяем по таблице Д.6 при отношении глубины помещения (половина
ширины здания) к высоте от условной рабочей поверхности до верха окна
h =6-0.8 =5.2м.
В/И= 5.19, при отношении длины помещения Ln к его глубине В, равном
Ly/?=72/27=2,67. и при отношении расстояния расчетной точки от внутрен-
внутренней поверхности наружной стены /= 9 м к глубине В=27м: //#=0.33.
По интерполяции при двухстороннем освещении и при ptp=0.4ro=1.23.
Световую характеристику окон т|о находим по таблице Д. 15 при 1/5=2.67 и
при B/h = 5.19 величина г|о=11.78. По формуле (Д.31):
So 1944x1.35x11,78x1x1.3/ @.48x1.23x100) =680.73 м.
Для удобства проектирования разделим требуемую площадь окон на ко-
количество шагов наружных стен, в которых требуется устройство этих окон
(за вычетом тех шагов, где предусматриваются по проекту ворота и глухие
,.!_ i
Д. Строительная светотехника — естественное освещение
стены, например у торцов здания), см рис.Д.23. У нас таких шагов 35. Таким
образом, в каждой ячейке стены размерами 6х7.2м требуется разместить ос-
остекление площадью 680.73/35=19.45 м.
шштм Для обеспечения зри-
;s тельного контакта с вне-
t ¦ ¦ | г ¦¦¦-¦- -¦ г г- г * ¦¦ шней средой и для ос-
. .*! I ! j •••¦¦>.' _ вещения рабочих мест в
непосредственнойблизости
от наружной стены на вы-
- :р i -¦¦¦? т s г *--г ¦ t ? ? i ¦-n т соте 1.2 мот пола размеща-
размещаем 2 окна размерами 1.8x1.8
м общей площадью 6.48 м.
Для освещения рабочих
мест, удаленных от наруж-
наружной стены, применяем лен-
ленточное остекление, верхняя
граница которого находится
на высоте 6м от иола. Опре-
Определяем высоту этой лен-
ленты остекления. Она равна
A9.45-6.48)/6 = 2.16м.
Окончательно принимаем
модульную высоту верхней
ленты остекления — 2.1м.
Полученная гаким образом
картина продольного фаса-
фасада производственного здания представлена на рис. Д.24.
Для освещения средней части здания принимаем систему верхнего естес-
естественного освещения из зенитных точечных фонарей с достаточно высокими
бортами, чтобы предотвратить инсоляцию помещения и его перегрев. В Са-
Саратове летом это имеет важное значение.
Площадь пола, освещаемая зенитными фонарями, составляет:
Sn=72x54-1944= 1944м2
Расчет необходимой площади фонарей производим по формуле (Д.32):
i
: i : ¦
!
;
i
!
! I i
;
1 !
i | ¦
1
i _»...*
Рис.Д.23. Пример плана и разреза трехпролетного
механосборочного цеха в г. Саратове.
S = 1944м2
к=\.в
то=0.8х0.9=0.72 (однокамерный стеклопакет, в пределах светового отверстия
переплетов нет, стальные фермы, защитная сетка при наличие закаленного
стекла может отсутствовать),
Нф/11=9.6/18=0.53, pt/,=0.4 и и=3; г=\Л;Кф=\Л (фонари штучные в плоскос-
плоскости покрытия);
г\ф определяется по табл. Д. 17 при *У2>5'5=3.23/9.65=0.33 и при индексе поме-
помещения
=72х54/8.8G2+54)=3.51. л.=2.0
5 =1944x3.6x1.6x2.0/@.72x1.1x1.1хЮ0)=257.1м2
Д. 7. Примеры проектирования и расчетов естественного освещения
Ш1 Ш
ш ш
Рис.Д.24. Пример размещения ослекления на
фрагменте продольного фасада цеха.
РАЗРЕЗ 1-1
Площадь остекления од-
одного штучного фонаря со-
составляет 1.5х1.7=2.55м2, сле-
следовательно, для освещения
средней части здания потре-
потребуется примерно 100 фонарей.
Для равномерного размеще-
размещения их в покрытии разделим
площадь, освещаемую фо-
фонарями, на ячейки 6x6 м, т.е.
площадью 36 м2.
1944: 36 = 54 ячейки. В
каждой по 100: 54=1.85, т.е.
примерно по 2 фонаря.
Схема размещения фона-
фонарей в покрытии приведена на
рис.Д.23.
Отметки вержа и низа светопроемов взяты условию от УРП
ПЛАН ЦЕХА
Рис.Д.25. Фрагмент разреза и плана злания цеха, на которых рассчитывались
значения КЕО.
528 Д- Строительная светотехника - естественное освещение
Следующим этапом является расчет значений КЕО в точках характерно-
характерного разреза помещения о г боковых светопроемов и от фонарей верхнего ес-
естественного освещения. Фрагменты разреза и плана цеха приведены на рис.
Д.25. Расчет КЕО для боковых светопроемов проводим в табличной форме
для точек на условной рабочей поверхности на линии характерного разреза
посередине цеха на расстоянии 1м. Зм, 5м. 7м и 9м от окна. Для нижних окон
и для верхнего ленточного окна расчеты проводим раздельно.
Т.к. стен внутри нет, го расчет отраженною света ведем как для двухсто-
двухстороннего освещения, х =0,8x0.6=0,48. В=27м. 1п=12м. К=\.3.
Для нижних окон B/h0 =27/2.2= 12.27; //?=72/27=2,67.
NN
точек
1
2
3
4
5
/,Л/
1
3
5
7
9
1/В
0.04
0.11
0.18
0.26
0.33
а||О
21.80
7.59
4.57
3.27
2.54
«но
59.42
33.69
22.54
16.77
13.31
0
40.61
20.64
13.55
10.02
7.93
q
0.99
0.73
0.63
0.58
0.55
20.99
7.96
3.66
2.04
1.29
40.0
49.2
50.0
50.0
49.0
8%
8.40
3.92
1.83
1.02
0.63
ro
1.05
1.06
1.09
1.17
1.23
eHO=eqr0To/K3
%
3.22
1.12
0.43
0.25
0.16
Для верхних окон при т=0.48; #=1.3; B/h =27/6.1=4.43; //?=2.67.
NN
точек
1
2
3
4
5
1
3
5
7
9
1/В
0.04
0.11
0.18
0.26
0.33
а но
75,96
53,13
38,66
29,74
23,96
«ВО
77.97
61.59
49.01
39.88
33.26
0
74.98
48.92
36.38
28.66
23.50
q
1.26
1.07
0.94
0.84
0.77
n.
1.71
6.21
6.25
5.04
3.88
n.
85
86
85
84
84
?%
1.45
5.34
5.31
4.23
3.26
r,
1.05
1.06
1.09
1.17
1.23
%
0.71
2.24
1.84
1.53
1.14
е=епо+ево
%
3.93
3.36
3.27
1.79
1.30
Таким образом, от системы боковых светопроемов в точке 5 величина
расчетного КЕО составляет 1,30%, что в пределах точности расчета соответс-
соответствует енорм при боковом освещении (енорм=\.35%).
Рассмотрим, как влияет система верхнего естественного освещения на
величину КЕО в точке 5. Для этого используем формулу (Д.20):
В этой формуле в зависимости oi положения фонаря по отношению к
точке 5 меняются только значения q(a)(cosccV2+2/Kc); постоянной величиной
остается \00А /nh2 = 100х 1.5х 1.7/3.14x9.6=0.881;
Д. 7. Примеры проектирования и расчетов естественного освещения 529
Считаем, что существенное влияние на величину КЕО в точке 5 оказыва-
оказывают ближайшие к ней 16 фонарей (см. схему плана и разреза, рис.Д.25).
Величина Кс определяется в соответствии с индексом фонаря при р^=0.8.
размеры зенитного фонаря в плане поверху 1,5x1,7м, понизу 1,7x1,9м, сред-
средняя высота стенки /г?=0,7м.
*ЛРф.+Рф«)) (Д-18)
/=2(l.5xl.7+1.7xl.9)/(V3.14x0.7((l.5+1.7)x2+(].7+1.9)x2))=0.685
^ =0.44: 2+2/0.44=6.545.
Xf/=1-458%;
а„, = 1.458 0.72/1.6= 1.26% (Д.22)
_ _етпмК,
_ 3,61,6 _,,уд,
e--l,lU0,72-6'61%
а =MliLUlM2=0,30% (см.формулуД.23)
1,6
е=\ч 26 + 0,30 = 1,56%
В точке 5 от системы бокового естественною освещения е=1.30% от сис-
системы верхнего естественного освещения ^=1.56% (с запасом).
Итого: е=2.86%
Аналогично можно рассчитать увеличение расчетного КЕО в точке 4 и т.д.
Даже без увеличения расчетных КЕО за счет верхнего освещения в точках
1,2,3 и 4 можно считать, что при комбинированном освещении среднее зна-
значение КЕО по характерному разрезу соответствует требованиям норм.
е=C.93 4 3.36+ 3.27+1.79+2.86+3.6+3.6+3.6+3.6+3.6+ 3.6 -КЗ.6+3.6+3.6)/14=3.40%:
Разница с нормируемым значением КЕО А=(C.6-3.39)/3.6)хЮ0=6.0% <
10%, что допустимо по нормам.
При этом, как видно из рис.Д.23, мы разместили в кровле не 100 фонарей,
как полагалось по расчету, а 80, оставив промежуточную зону между зоной,
освещаемой окнами и зоной, над которой в кровле размещены фонари, для
освещения обеими системами естественного освещения.
fE30 Л- Строительная светотехника - естественное освещение
NN
точек
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Км
6,4
7,8
9,6
12,3
14,8
12,0
12,8
14,0
15,7
17,8
а
33,69
9.09
45
52,03
57,03
51,34
51,13
55,56
58,56
61,66
q(o)
1,13
1,09
1,04
0,96
0,92
0,98
0,97
0,93
0,88
0,85
cos а
0,832
0,776
0,707
0,615
0,544
0,625
0,600
0,565
0,522
0,475
(cosa)b54i
0,300
0,190
0,103
0,042
0,019
0,046
0,030
0,024
0,014
0,007
e,=0,881-q(a>(cosaN'545
0,299
0,182
0,094
0,036
0,015
0,040
0,026
0,020
0,011
0,006
ПРИМЕР 2.
Рассчитать и сравнить с нормативными требованиями величину КЕО в
жилой комнате 2.1 трехкомнатной квартиры на 1-м этаже существующего
5-этажного жилого дома в связи с проектированием противостоящего 16-и
этажного здания согласно генплану, приведенному на рис.Д.26. Рельеф участ-
участка спокойный без уклонов. Высота пола 1-го этажа над уровнем земли в обо-
обоих домах принята одинаковой.
Длина комнаты согласно плану БТИ а*=5.6мч ширина яя=2.90м. Окно
шириной вс/=2.10м, высотой /г=1.5м, высота подоконника над уровнем пола
hnf)=0.9\i. Толщина стены Дс/и=0.6м. Над окном расположен балкон глуби-
глубиной 0.9м. т,=0.9. Остекление двойное в деревянных спаренных переплетах
1^=0.8x0.75=0.6. Расчетная точка на полу в центре комнаты.
Противостоящее здание — 16-и этажный крупнопанельный жилой дом.
Средневзвешенныйкоэффициентотраженияфасадар^=0.40.Высотапарапета
крыши над расчегной точкой в комнате 2.1 составляет Нр=2.8х16+2.5=47.3м.
B.5м — высота чердака и парапета крыши). По генплану расстояние от окна
комнаты 2.1 до противостоящего дома 1=30 м, длина расчетной части проти-
противостоящего дома я=31м.
Согласно рис.Д.26 и формулам (Д. 13 и Д. 14)
a1=arctg@,9/E,6/2))=17,82°;a2=arclg@,9+l,5)/(E,6/2)+0,6)=35,22°.
n'1=((cosa1-cosoc2)/2)xl00=6,83; 6=26.52°.
7=arctg((l,5/BE,6/2)x0,895))=13,48°.
n'2=( 13.48+13.48)x3.14+2sin 13.48 xcosl 3.48)x 100/3.14=29.40.
Д. 7. Примеры проектирования и расчетов естественного освещения 531
L
Рис.Д.26. Схема генплана для расчета естественного освещения в жилых комнатах
существующих зданий окружающей застройки при строительстве противостоящего
многоэтажного здания.
По таблице Д.2 при d/ho,=5.6/2.4=2.33; я/tf =2.90/5.6=0.52 и при
ln/d =0.5 (расчетная точка в центре комнаты), по интерполяции находим ве-
величину го= 1.46.
Угол превышения парапета противостоящего 16-и этажного дома над
расчетной точкой составляет:
aew=arctgD7.3/C0+5.6/2+0.6)=50.64°>a2=35.22°.
Это значит, что противостоящее здание полностью затеняет расчетную
точку, и на величину КЕО в ней влияет только отраженный свет от него.
е^=0.01х я',х я'=6.83x29.40x0.01=2.01%.
По таблице Д.2 определяем коэффициент, учитывающий относительную
яркость фасада противостоящего здания при р =0.40.
1/а =30/31=0.97; а/Н=Ъ 1/47.3=0.65; ?/=0.18.
По таблице Д.4 находим коэффициент К^ о, учитывающий перераспреде-
перераспределение ограженного света внутри помещения, вызванное отражением от про-
противостоящего здания в верхнюю часть комнаты (на потолок и на верхнюю
часть стен).
532 Д Строительная светотехника — естественное освещение
Z\ = // ,7 +лА ч и =31E.6/2=0.6)/(C0+5.6/2Н-0.6)\2.1И1.5
2г = ... , J „Г. ,. ч =47.3E.6/2+0.6)/(C0+5.6/2+0.6)х( 1.5+0.9))=2.0
К, =1.27; т.к. противостоящее здание полностью затеняет расчетную точку,
Расчет КЕО ведем по формуле (Д.6), где ?5#=0, т.к. из расчетной точки не
виден небосвод, и составляющая КЕО от прямого света неба отсутствует.
^=2.01x0.18х 1.27x0.6x0.9x1.46/1.2=0.31 %
Расчетное значение КЕО еь=0.31% меньше предельно допустимого по
СНиП:
енпрс<)=0.5-@.5\ 10)/100=0.45% (допускается снижение нормируемого КЕО на
10%, т.е. в пределах точности расчета).
Применим очень светлую отделку фасада противостоящего здания, напри-
например белую фасадную краску, pf/=0.55.
В этом случае b =0.26: Kj= 1.18.
«?5=2.01 хО.26х 1.18хО.6хО.9х 1.46/1.2=0.40%
Даже очень светлый фасад противостоящего здания не увеличивает расчет-
расчетное КЕО до минимально допустимого но нормам. Необходимо снижение
этажности проектируемого здания.
Уменьшим количество этажей противостоящего здания до 12. Тогда
^=2.8xl.2+2.5=36.1;a^=arctgC6.1/C0+5.6/2+0.6)=47.22°>a2=35.22°.
Это значит, что и в этом случае из расчетной точки неба видно не будет.
//0=0.97; а/Н =31/36.1=0.86: при р,=0.55, 60=О.28.
Z,= 1.5; Z2=36.1хE.6/2+0.6)/(C0+ 5.6/2+0.6)х( 1.5+0.9))= 1.53.
е5=2.01х0.28х1.32х0.6х0.9х1.46/1.2=0.49%
Расчетное значение КЕО хотя и меньше нормы, но находится в пределах
допустимого.
В этой же квартире 5-и этажного дома имеется еще одна комната 2.2,
проверка расчетного значения КЕО в которой необходима. Однако можно
предположить, что величина КЕО в центре этой комнагы будет не меньше,
чем в комнате 2.1, т.к. несмотря на меньшую ширину окна, расчетная точка
расположена ближе к окну и над этим окном нет балкона. В комнатах 2.1 и
2.2 расчетные точки могут быть расположены в центре, т.к. в этой кваргире
имеется третья комната 2.3, окно которой не затеняется противостоящими
зданиями, и в ней расчетную точку можно взять на расстоянии I м от задней
стены.
Однокомнатная квартира 3 с жилой комнатой 3.1 имеет лучшие условия
естественного освещения, т.к. в этой комнате имеется два окна, причем окно
в торцевой стене не затеняется противостоящими зданиями.
Л. 7. Примеры проектирования и расчетов естественного освещения
Таким образом, строительство нового дома с 12-и этажной секцией на-
напротив существующего 5-этажного дома при очень светлой (белой) окраске
фасада не снизит расчетные значения КЕО в жилых комнатах и кухнях в су-
существующем 5-и этажном доме ниже нормы.
Более сложный случай расчета КЕО представлен на схеме рис.Д.26 для
комнаты 1.1 в северо-восточном углу двора. Здесь расчетная величина КЕО
сосгоит из 4-х частей:
еу-часть КЕО. отраженная от проектируемого здания A2-и этажная секция) с
расчетной эквивалентной длиной а1Э;
е, -часть КЕО, отраженная от проектируемого здания A0-и этажная секция)
с расчетной длиной я6;
е-часть КЕО от прямого света неба (участок не затеняется противостоящими
зданиями);
е2 -часть КЕО. отраженная от существующего 5-этажного дома с расчетной
эквивалентной длиной а2Э.
Порядок расчета для каждой из частей аналогичен приведенному в при-
примере 2. Отличие может заключаться лишь в гом, что на участках, затеняемых
противостоящими зданиями, соответствующая часть КЕО может состоять из
двух составляющих (от прямого света неба и от света, отраженного от про-
противостоящего здания). При этом расчет проводится по формуле (Д.6) без
сокращений. Коэффициент, учитывающий относительную яркость неба (<?).
рассчитывается по среднему углу возвышения участка неба видимого из рас-
расчетной точки, через окно, над расчетной точкой по формуле (Д.7).
Литература
Д.1. СНиП 23-05-95* «Естественное и искусственное освещение». М.2003.
Д.2. СП-23-102-2003 «Естественное освещение зданий». Свод правил по
проектированию и строительству. М.2003.
Д.З. Н.М.Гусев. Основы строительной физики. М.Стройиздат. 1975.
Д.4. Архитектурная физика. Под редакцией Н.В.Оболенского. М.Стройиздат.
1997.
Предметный указатель
адгезия 166
акустика 310
помещений 311
строительная 311
антипирены 432
болевой порог 304
борьба с огнем 423
брандмаусры 437
бунгало 30
вентилируемая крыша 149
внутренние тепловыделения 51
вода
как причина повреждений в
строительстве 462
капиллярного всасывания 165
водонакопительный слои 153
водонакопление 195
водяной пар 161
воздухообмен 17,50
воздушный шум 308
время огнестойкости 435
время реверберации 311
высота тона 294
газы 449
как причина повреждений 450
гальванический элеменг 459
гашеная известь 457
гидроизоляция 151. 161, 171
1радусо-сутки отопительный период 50
граничная частота 302, 314
грунтовая влага 161
давление водяного пара 191
деформационные швы 174
динамическая жесткость 347
динамический модуль упругости 300
диффузия водяного пара 192
дом блокированного типа 30
жалюзи 16
звуковое давление 296
звукоизоляция 306
Звукопередача через конструкцию 317
звукопоглотители 311,319
зимние сады 16, 56
испарение 195
источники шума 405
капиллярность 166, 169
квинта 312
кислотные дожди 466
кисло гы 451
как причина повреждений 465
кислые соли 457
классы огнестойкости 430
когезия 166
конденсат 192
конденсат — точка росы 180
коридоры 440
корпусный шум 308
коррозия 192,458
контактная 459
химическая 459
коэффициент
звукопередачи 302
звукопоглощения 317
пропускания энергии 16
сопротивления паропроницанию
185
температурного расширения 141
тепловосприятия 34
теплообмена 22
теплоусвоения материала 24
кривые равной громкости 305
кругооборот воды 165
крыша
вентилируемая 149
неэксплуатируемя плоская 150,151
озелененная 150
перевернутого типа 152
летняя теплозащита 57
маркизы 16
массивное гь стены 28
метод по ограждающим конструкциям
(поэлементный) 44
метод энергетического баланса 33. 46
микроорганизмы
как повреждающий фактор 474
модуль упругости 143
мостики звука 375
мостики холода 288
напольное отопление 54
невентилируемая плоская крыша 151
нежелезные металлы 461
нейтрализация 456
Предметный указатель
нейтральные соли 457
несгораемые строительные материалы 424
Нормы по теплозащите (WSChVO) 53
облицовки 56
обоженная (негашеная) известь 457
обшивки 56
общий коэффициен i теплопередачи 23
общий энергетический коэффициент
пропускания 58
oi незадерживаюшие двери 438
огнезащитные заполнения проемов 437
октавныешаги 312
ориентация окон 17
основные соли 457
остекление 55
отражение звука 317. 320
пароизоляция 151, 171
паронепроницаемость 185
период
водонакопления 196
высыхания 195
конденсации 195
перфорированные поглотители 318
плавающая стяжка 367
плитные поглотители 318
плоскостные источники шума 408
плоскость конденсации 199
поверхностная масса 61, 350
повреждение сооружений 448
пожарная защита 423
пожарные отсеки 440
пожг.розащитные клапаны 438
пористость 166
пористые поглотители 318
порог слышимости 298, 304
предел огнестойкости 432
предупредительная защита 423
принудительная вентиляция 17
производственный шум 408
рабочие швы 174
резонансная частота 349
резонансные поглотители 319
рекуперативное получение тепла 15
сгораемые строительные материалы
424
скорость звука 300
слой выравнивания давления водяного
пара 154
соли 454
как фактор повреждений 470
солнечные коллекторы 15,19
солнечные теплопоступления 33. 52
солнечные фотоэлементы 15
солнцезащитные устройства 16
сопротивление диффузии водяного
пара 197
сопротивление теплообмену 23
строительная звукоизоляция 322
строительные конструкции при пожаре
429
тепловая инерция 14, 16
тешювсЗй насос 15
теплозащита 14
теплоизолирующая способность 22
теплонакопительная способность 25
теплоноситель 18
теплопередача 17
теплопотери 31
теплопроводность 16
термическое сопротивление 23
терцийные шаги 312
гон 295
торможение водяною пара 185
точечные источники шума 408
транспортный шум 408
ударный шум 308
ударный шум в перекрытиях 362
удельная теплоемкость 24
уровень громкости 305
уровень звукового давления 298
утеплитель 151
фон 305
частота 294
частоты в октавных интервалах 293
часть комплекса эвакуационных путей
440
число рН 453
шум 295
шумозашита в градостроительстве 407
шумозащитные стены 411
щелочи 452
как фактор повреждений 468
эквивалентные толщины воздушных
слоев 199
эксплуатируемые плоскости крыш 150
электрон 454
электрохимическая коррозия 459
электрохимический ряд напряжений по
Гальвани 460
эффект волновых совпадений 302