ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

СТЕНЫ И ИХ УГЛЫ, СВЕТОВЫЕ ПРОЕМЫ Теплопроводность стен

2. Для теплотехнического проектирования стен, как и большинства других внешних строительных ограждений, надо знать нормальную температуру и влажность воздуха предполагаемого помещения. Наши так называемые „нормальные" кирпичные стены установлены на

основе внутренней атмосферы жилых зданий. При температуре-j-18° и нормальной влажности в 60°/о имеем предельный коэфициент кткх, при котором начинается осаждение конденсата на внутренней поверх­ности наружной стены, равным примерно 1,2. Делая запас в 25°/0, принимают в климате второй полосы к = 0,9 и стену в 2'/2 КНР~ пича. Это к, кстати, равно величине kmax при влажности в 70°/0, каковая наблюдается иногда в жилищах в исключительных слу­чаях. В дереве тому же коэфициенту к = 0,9 соответствует примерно обыкновенная рубленая стена из бревен 22 см. Не представляет затруднений на основе данных части I, главы 1 рассчитать соответ­ствующие размеры стен жилых зданий и из других материалов.

Для помещений иного назначения, в частности для иромзданий, стены должны рассчитываться индивидуально по их типичным внут­ренним атмосферам. При этом для стен помещений с очень высокой температурой и особенно с большой влажностью воздуха часто ока­зывается практически неприемлемым придавать столь большую тол­щину кирпичной кладки, как это получается по расчету. В этих случаях возможны следующие варианты решений (для отапливаемых зданий):

а) допускают возможность Появления поверхностного конденсата в исключительно морозные дни; тогда принимают k — ктлх, не при­нимая никаких иных мер в связи с конденсатом;

б) если и при этом получаются все еще очень толстые и дорогие стены, то допускают более частый конденсат (Л >/ета1[), попринимают меры к тому, чтобы он не впитывался в стену и вообще не портил ее: стены облицовывают остеклованными плитками, штукатурят цементом с церезитом, покрывают масляной краской и т. п.;

в) принимая к ^ кт11Х, располагают по всему периметру наружных стен отопительные приборы (гладкие трубы), что дает сухую и теплую завесу около стен, препятствующую появлению конденсата, правда, за счет усиленных теплопотерь помещения.

Помимо перечисленных путей остается лишь изменить конструкцию стен, прибегая к введению в нее специальных термоизоляционных слоев.

3. При кладке из бетонных пустотелых камней следует предпочитать системы с засыпкой пустот шлаком или иным затеплптелем, так как учитываемое в коэфициенте k термическое сопротивление воздушных прослойков предполагает полную их герме­тичность, чего трудно достигнуть в пустотелой кладке, как ввиду обычных мелких усадочных трещин в бетоне, так и в силу ненлотности швов при работе на одном густом растворе под лопатку (без залнва кладки прыском) Засыпка парализует прецное влияние этих неплотностей, •ограничивая их распространение ничтожными участками кладки. Кроме того засыпки обычно имеют более высокое термическое сопротивление сравнительно с воздушными слоями (особенно толстыми) н увеличивают общую теплоемкость стен.

С этой точки зрения представляет интерес общая эволюция у нас строительства из бетонных пустотелых камней. Начало его относится к 1908 г., когда появился вывезенный из Америки (г. Торонто в Канаде) камень „Торонто", производившийся тогда только из обыкновенного бетона. Отсутствие в то время почти всякой теплотехнической теории

її реклама заинтересованных в деле заводов Я отдельных лиц привели к ряду весьма неудачных построек с кладкой в l'/a камня (без засыпки пустот) в Москве, при станции Голицино и других. После этих неудач вопрос был несколько подработан теоретически, и в результате около 1911 г. появились такие системы с узкими многорядными пустотами, как „Крестьянин". Однако теоретическая доработка была еще настолько несовершенной, что например для уменьшения конвекции в пустотах были введены сплошные диафрагмы в камне, чем была лишь увеличена теплопроводность кладки (на получившихся тепловых мостиках терялось более, чем выигрывалось на конвекции в этих узких прослойках). Одновременно инженеры-практики пошли по другому пути: ие изменяя форм „Торонто", стали делать его из шлакового бетона, а пустоты засыпать шлаком. Этим достигли даже лучших результатов, чем от новых форм камней. Но тем самым был уже нарушен самый принцип пустотелости, стали ненужны столь сложные формы камней и их кладок: раз засыпка шлаком оказалась в тепловом отношении эффективнее воздушных пустот и бетона, то в дальнейшем требовался от кладки в сущности просто бетонный ящик, в который можно было бы засыпать шлак. Отсюда —появление (уже в период мировой войны) таких систем, как немецкие камни Амбн, гораздо более дешевые и удобные в произ-„. водстве и в кладке, чем системы'довоенных пустотелых камней. Вообще мы переживаем теперь период упадка последних. О расчете этой кладки см. часть I, главу 1, стр. 50 — 54.

4. При стенах из высокопористых кирпичей и бетонов следует так же иметь в виду, что нормальная эффективность этих материалов получается лишь при герметичном закрытии их пустот и капилляров по обеим поверхностям, которые поэтому должны быть оштукатурены или закрыты иными способами.

Кроме того следует иметь в виду особую способность высокопо­ристых материалов к сорбции влаги как парообразной, так и капельной (см. часть 1 главу 1). Поэтому „нормальная влажность" их выше, чем у плотных материалов.

5. Кладка кирпича на теплом растворе (например цемент, известь, шлак 1:1:9) дает возможность уменьшить толщину стен. Однако следует иметь в виду, что так называемый „теплый" раствор не может иметь достаточно низкий коэфициеит к, так как находится в сильно сжатом состоянии, не говоря уже о медленности высыхания в глубине кладки этих высокопористых растворов с большой сорбцион­ной способностью. Поэтому приходится принимать здесь ). не ниже 0,5—0,6, в силу чего эффективность раствора и кладки оказывается небольшой: кладка в общем утоняется примерно лишь на [92]/2 кирпича против нормальной, причем еще нужно учесть, что этим сберегается преимущественно брак кирпичной партии, обильно расходуемый обычно на срединные части кладки.

193

Если строительство располагает обыкновенным кирпичом, но тре­буемый коэфициеит теплопередачи стен очень низок (0,7—0,40) и привел бы к особенно большой толщине кладки, то применяют кирпичную кладку с термоизоляцией. Придав кирпичной кладке лишь, ту толщину, какая необходима по условиям прочности, выполняют все остальное термическое сопротивление слоями изоляции. Эти

13 Заїк. 756. В. Д. Ыалшнский.

последние как менее прочные и не всегда достаточно огнестойкие обычно располагаются со стороны внутренней поверхности степ, тем более, если к тому же вынуждает и самый способ нанесення этих

слоев (например облицовка на горячем гудроне, требующая полной су­хости поверхностей кладки и работы только под крышей).

Комбинации кладки и изоляции могут быть весьма различны. Здесь отметим лишь наиболее обычную и эффективную как с узко тепловой точки зрения, так и в отношении воздухо-и паронепроннцаемостн, о которых трактуется ниже. Эго — термоизоляция легкими плитами пенобетона или гудронированного торфолеума. Плиты пенобетона

прикладываются к кирпичной стенке на жирном цементном растворе и таким же штукатурятся по поверхности со стороны помещения. 'Горфолеум, предварительно склеенный на горячем гудроне в плиты необходимой толщины, кладется па том же гудроне по стене между рейками, укрепленными предварительно в кладке на деревянных проб­ках на соответствующем взаимном расстоянии. К этим же рейкам прибивается и та желез­ная сетка, по которой наносится штукатурка стены в этом случае.

6. Стены подземных сооружений (подвалов и пр.) должны быть изолированы

от почвенной сырости для сохранения коэфи-

циента X своих материалов на уровне, близком к табличным нормам. Это — или разные виды изоляций на основе гудрона (кладка кирпича на асфальте, слои асфальта и т. п.) или воз­душные прослойки (рис. 65) с естественной вентиляцией в виде отдушин. Последняя си­стема уместна однако лишь при отапливаемых зданиях; при холодильных такие воздушные пустоты неспособны вентилироваться естественным путем и потому только вредны, так как будут обильно конденсировать влагу летом на стенах здания. Эту особенность холодильных подземных сооружений — собирать влагу из воздуха и почвы около своих внешних (обращенных к почве) поверхностей — надо учитывать и во всех других случаях и соответственно усиливать упомянутые гидроизоляционные слои.

7. В помещениях с большой высотой (некоторые цеха крупных заводов) в силу обычного температурного градиента по высоте верхняя часть стен омывается воздухом более высокой температуры при том же влагосодержанни ■; поэтому стены согласно формуле (^гаах) при по­вышенном значении внутренней температуры Т могут иметь повышен­ный коэфициент к сравнительно с нижней частью, т. е. иметь мень­шую толщину.

Для более точного расчета этого уменьшения надо знать, очевидно, температурный градиент по высоте.

Обычные эмпирические формулы для этого градиента — Ритшеля

и американские [93] — не подходит для высоких цехов (они выработаны по наблюдениям преимущественно в жилых и общественных зданиях). Инженер ЦНИПС А. Я. Граусман предложил для основных цехов НКТП новую формулу, довольно хорошо подходящую к этим цехам (кузницы, гаражи, инструментальные, механосборочные) при их существующих размерах и конструкциях ограждений:

^ , Д7(Л —1,5) hi — '„І -•

где ЛТ—расчетный перепад температур (7в—Г;(), h — высота цеха,

Рис. 66.

b — его ширина[94]. Таким образом в формуле учтен общий перепад температур и фактор геометрической формы цеха. Но так как здесь не учитываются другие факторы, влияющие на искомый градиент (количество и род застекленных проемов, род и распределение отопительных и вентиляцион­ных устройств, распределение производственных тепловыделений), то применимость формулы впредь до дальнейшей проверки должна быть ограни­чена лишь названными цехами и близкими к ним по внутреннему тепловому режиму.

Найдя по тем или иным источникам перепады температур по высоте, можем выбрать некоторый уровень стен с температурой воздуха Th и, вста­вив его в формулу (/гП|М) вместо Тв, найти тот новый коэфициеит £ша1, по которому и по­строить повышенный коэфициеит k для верхнє!! части стен.

8. Углы стен массивного типа дают дефекты отпотевания при сильных морозах лишь в особых случаях, как-то:

а) при пониженных температурах помещений, как это наблюдалось например в Москве с гаражами, когда в них поддерживалась по прежним нормам температура в - J - 5° (вместо современных -{-10е);

б) в карнизных частях верхних этажей под лоджиями или вообще прн отсутствии холодной кладки над стенами на чердаке;-здесь необхо­димы, очевидно, дополнительные изоляции, например гудронированным торфолеумом по рис. 66 или теплобетонным карнизом, или карнизом по деревянному заполнению угла и т. п.;

в) в угловых частях и в рядовом ноле кирпичных и теплобетонных стен в местах прохождения железобетонных элементов каркаса, где также необходима дополнительная изоляция (рис. 67), чтобы коэфи-
цпепт k ни в каком направлении теплопотока через стену не повышался выше общей принятой для степ нормы.

При заделанных в стену элементах железобетонного каркаса создаю­щиеся в нем п па нем температуры могут быть определяемы в разных случаях методом, указанным в главе 2 части I (стр. 50—54) для камней с инородными включения­ми в них.

Однако практическая ценность таких расчетов еще не вполне ясна: можно сказать a priori, что в громадном большинстве случаев расчет уста­новит необходимость той или иной изоляции, следовательно добавочных строительных работ; но будет ли эта изоляция немного толще или тоньше, это уже неважно практически в силу малых площадей, а главным образом—-в силу малой достоверности таких расчетов при неучете ряда практических факторов, как неплотность обделки каркаса, влажность в местах - стыков и т. п.

Теплоустойчивость

9. Теплоустойчивость стен представляет практический интерес лишь, в следующих случаях:

а) Для помещений редко отапливаемых, где при каждом пуске отопления приходится предварительно прогревать охладевшие массы стен, без чего нельзя достигнуть ни достаточного поднятия температуры воздуха, ни устранения холодного излучения от стен.

Примером у нас может служить первоначальный проект грандиоз­ного зала под железобетонными трибунами в Измайловском физкуль­турном строительстве, когда предполагалось отапливать этот зал лишь на краткие периоды зимних спортивных собраний, остальное же время оставлять здание без отопления. Возникший при этом вопрос о распо­ложении термоизоляции по железобетону пришлось решить в пользу внутреннего расположения ее (со стороны помещения) во избежание чрезмерного удорожания отопительной системы и ее эксплоатации (см. часть И, главу 5).

б) Имеет значение теплоустойчивость стен в южных областях при действии инсоляции (расчет см. часть II, главу 5). Здесь следует отме­тить, что на юге, особенно в четвертой климатической полосе, стены должны проектироваться не столько по условиям зимнего режима, сколько летнего, причем периодичность инсоляции требует от них иных свойств, чем стационарный режим теплопроводности: вместо коэфи - циентов /г и ). этого последнего режима там имеет преобладающее зна­чение коэфициент температуропроводности д = —, следовательно

теплоемкость стен. Вот почему на юге, несмотря на мягкий климат, наиболее уместны все же массивные типы стен, а не облегченные кон­струкции, хогя массивность их конечно лишь относительная[95].

Расчет стен на инсоляцию, приведенный в части II, главе 5, не имеет под собой к сожалению базы определенных установленных норм для допустимых теплонритоков от стен в помещение при инсоляции.

В этом отношении сделаны лишь первые шаги новыми нормами Госпроектстроя НКЛП[96]. В них по крайней мере выдвинут принцип для учета теплоустойчивости при инсоляции, даны основные формулы

А.

и вспомогательные таолицы, подсчитаны отношения амплитуд - г - для

лн

кирпичных стен разной толщины. Но обязательных норм все же не установлено.

Недостаточна для этих расчетов и техническая база в виде наблюде­ний над колебаниями температур наружных поверхностей степ при инсо­ляции, что является необходимым для применения формулы на стр. 1ЬУ. Каммерер в своей последней книжке („Die konstruktiven Grundlagen. . см. в списке литературы) приводит единичные наблюдения в Германии, установившие нагрев наружной поверхности стен, а именно:

стены в В/а кирпича, западные и восточные. . - до 70° деревянные свежеостругаиные, западные и восточные на.............................................................................. 33,5° выше тем­

пературы воздуха

то же, но старые, не струганные............................... 35,3 , „

деревянные, свежеостругаиные, южные.... 28,6 , „

в) Гораздо меньшее значение имеет теплоустойчивость наружных стен при периодическом внутреннем отоплении. Наиболее периодичное — печное отопление не играет роли в крупном строительстве, а при центральных отоплениях последние проектируются на непрерывное дей­ствие при расчетной разности температур внутреннего и наружного воздуха, при меньших же перепадах проще устанавливать перерывы по характеру ограждений, чем наоборот. Кроме того, как было выяснено в части II, главе 5, имеющиеся нормы расчетов (КОМСТО 1930 г.) могут быть приняты лишь и некотором условном смысле: если проекти­ровщик желает (но каким-либо мотивам) иметь теплоустойчивость нового типа стен одинаковой с нормальной кирпичной стеной, то он должен проверить это указанным в нормах способом. Но требовать этой одинаковости нет оснований: как равномерность температур воз­духа в помещении, так и опасность конденсата прн колебаниях ее на внутренней поверхности ограждения зависят не столько от типа рас­считываемых наружных стен, сколько от совокупности других нерассчи - тываемых по нормам ограждений. Поэтому практическое значение здесь могли бы иметь лишь расчеты, относящиеся к этой совокупности ограждений.

г) Наконец теплоустойчивость стен полезна еще для нужд тепло­фикации, именно для определения допустимых перерывов отопления в зданиях разного характера и при разных наружных температурах — с целью снижения этими перерывами пиковых нагрузок ТЭЦ в часы совпадения расходов энергии на отопление, производство и на освеще­ние. Но здесь нужна именно „теплоустойчивость при остывании", а не при периодическом теплопогоке, в силу чего выше и были даны соот­ветствующие расчеты охлаждения целых помещений и зданий.

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

ЗАЩИТА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПОМЕЩЕНИЯ ОТ ИЗЛУЧЕНИЯ АППАРАТОВ С ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ

Пусть стенки аппарата площадью F, имеют температуру Т°С п окружены кожухом площадью Г с продувкой между ними воздуха с начальной температурой t0 при скорости движения v м/сек. Требуется рассчитать температуру …

РАСЧЕТ СНЕГОТАЯЛКИ ДЛЯ ПЛОСКИХ ПОКРЫТИЙ

Снеготаялка шахтного типа, упомянутая в части III, главе 2, мо­жет быть рассчитана теплотехнически следующим образом. Расчет сводится к определению коэфициента k теплопередачи парового змеевика, причем этот коэфициеит можно _ отождествить …

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА КОМНАТНЫХ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Теплопередача нагревательных труб, радиаторов, ребристых батарей н т. д. также совмещает в себе процессы конвекции — кондукцни и радиации. Подсчитывая коэфициенты той и другой, отнесенные к 1° разности температур прибора …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.