Исследование температурных полей неоднородной наружной стены с монолитным железобетонным каркасом

Введение. Одним из самых неблагоприятных факторов, влияющих на строительные конструкции в процессе их эксплуатации, является влага, которая при неправильном подборе материалов может конденсировать как в толще, так и на внутренней поверхности ограждения. Для предотвращения конденсации влаги на поверхности ограждающей конструкции необходимо, чтобы выполнялось следующее условие: температура внутренней поверхности ограждения должна быть не ниже температуры точки росы внутреннего воздуха. Чтобы избежать вышеуказанных проблем, требуется на этапе проектирования проводить теплотехнический расчет строительных конструкций с наибольшей точностью.

Материалы и методы. Проведено аналитическое исследование плоских температурных полей в толще неоднородной утепленной наружной стены с монолитным железобетонным каркасом по методике, разработанной К.Ф. Фокиным. Расчет плоских температурных полей сводится к определению температуры в каждом узле ограждающей конструкции. Для этого конструкция стены была разбита сеткой координат на узлы, далее составлены уравнения, по которым были определены вышеупомянутые величины и сведены в табличную форму. Точные вычисления выполнены методом итерации (последовательного приближения) и остановлены на приближении, в котором температуры в каждом из узлов не отличались от температур предыдущего приближения более чем на 0,1 °С.

Результаты. Для достижения требуемого результата осуществлено одиннадцать приближений. На основе рассчитанных величин определен коэффициент теплопередачи исследуемого ограждения. Проведен анализ результатов, полученных с помощью метода расчета плоских температурных полей относительно величин, принятых предварительно. Установлены невязки значений предварительно принятых температур с вычисленными значениям.

Выводы. После проведения данных вычислений выявлено, что использование метода температурных полей для расчета коэффициента теплопередачи неоднородной конструкции оправдывает себя, если необходима наибольшая точность расчета. Для определения температур в толще конструкции, особенно в местах наибольшей неоднородности, следует использовать метод температурных полей, так как он значительно увеличивает точность расчета.

1. Корниенко С.В. Совершенствование методов расчета температурно-влажностного режима ограждающих конструкций // AlfaBuild. 2020. № 1 (13). С. 1–6. DOI: 10.34910/ALF.13.1. EDN QJXQQH.

2. Gagarin V.G., Khavanov P.A., Zubarev K.P. Moisture regime of enclosing structures with different thickness of insulation layer // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 896. Issue 1. P. 012017. DOI: 10.1088/1757-899X/896/1/012017

3. Myskin S.M., Koroleva T.I., Ivachev M.A. Investigation of the moisture conditions of the building envelope of sand-lime brick walls insulated with expanded polystyrene of various grades // AIP Conference Proceedings. 2023. Vol. 2758. P. 020013. DOI: 10.1063/5.0145492

4. Королева Т.И., Аржаева Н.В., Мельников И.Е. Исследование влажностного состояния неоднородных конструкций наружных ограждений // Региональная архитектура и строительство. 2018. № 2 (35). С. 159–166. EDN USRREO.

5. Koroleva T.I., Arzhaeva N.V., Greysukh G.I., Mel’nikov I.E., Ratushnaia L.G. Study of humidity conditions for wall’s envelopes of lime-sand bricks insulated with different polystyrene foams // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2018. Vol. 13. Issue 23.

6. Myskin S., Koroleva T., Ivachev M. Humidity conditions of brick enclosures heat-insulated by polystyrene foam from various manufacturers // E3S Web of Conferences. 2023. Vol. 403. P. 03010. DOI: 10.1051/e3sconf/2023403-03010

7. Королева Т.И., Аржаева Н.В., Мельников И.Е. Исследование влажностных полей в толще облегченной ограждающей конструкции // Региональная архитектура и строительство. 2019. № 1 (38). C. 177–186. EDN HARVQE.

8. Королева Т.И., Мельников И.Е. Исследование влажностного режима ограждающих конструкций стен : монография. Пенза, 2019. 136 c. EDN LJIJGL.

9. Петров А.С., Юзмухаметов А.М., Куприянов В.Н., Андрейцева К.С. Определение характера увлажнения ограждающих конструкций экспериментальным методом цветовой индикации // Строительные материалы. 2019. № 6. C. 24–28. DOI: 10.31659/0585-430X-2019-771-6-24-28. EDN WLBNFW.

10. Gagarin V.G., Khavanov P.A., Zubarev K.P. The position of the maximum wetting plane in building enclosing structures // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 896. Issue 1. P. 012016. DOI: 10.1088/1757-899X/896/1/012016

11. Gagarin V.G., Akhmetov V.K., Zubarev K.P. Graphical Method for Determination of Maximum Wetting Plane Position in Enclosing Structures of Buildings // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2020. Vol. 753. Issue 2. P. 022046. DOI: 10.1088/1757-899X/753/2/022046

12. Kupriyanov V.N. Dew point temperature as overwetting indicator of enclosing structures // E3S Web of Conferences. 2021. Vol. 274. P. 07002. DOI: 10.1051/e3sconf/202127407002

13. Корниенко С.В. Уточнение расчетных параметров микроклимата помещений при оценке влагозащитных свойств ограждающих конструкций // Вестник МГСУ. 2016. № 11. C. 132–145. DOI: 10.22227/1997-0935.2016.11.132-145

14. Petrov A.S., Kupriyanov V.N. Determination of Humidity Conditions of Enclosing Structures by the Color Indicator Method // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 463. P. 022064. DOI: 10.1088/1757-899X/463/2/022064

15. Королева Т.И., Аржаева Н.В. Исследование возможности конденсации водяного пара в толще многослойной конструкции наружного ограждения // Региональная архитектура и строительство. 2018. № 2 (35). С. 152–158. EDN XRQMEX.

16. Королева Т.И., Мыскин С.М. Методы расчета влажностного режима ограждающих конструкций зданий // Проблемы энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах : сб. ст. XXII Междунар. науч.-практ. конф. 2021. C 64–71. EDN ULTJRK.

17. Корниенко С.В. Повышение энергоэффективности зданий за счет совершенствования методов расчета температурно-влажностного режима ограждающих конструкций : дис. … д-ра техн. наук. Волгоград, 2018. 380 c. EDN OSTDTZ.

18. Гагарин В.Г., Зубарев К.П. Применение теории потенциала влажности к моделированию нестационарного влажностного режима ограждений // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. № 4. С. 484–495. DOI: 10.22227/1997-0935.2019.4.484-495. EDN ZGXMTR.

19. Корниенко С.В., Ватин Н.И., Горшков А.С. Оценка влажностного режима стен с фасадными теплоизоляционными композиционными системами // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2016. № 6 (45). С. 34–54. EDN WEFRDD.

20. Логанина В.И., Рыжов А.Д., Фролов М.В. Влияние теплоизоляционной штукатурки на основе известково-перлитового состава на влажностный режим наружных стен зданий // Региональная архитектура и строительство. 2016. № 1 (26). С. 44–47. EDN VSXMPP.

21. Корниенко С.В. Многофакторная оценка теплового режима в элементах оболочки здания // Инженерно-строительный журнал. 2014. № 8 (52). С. 25–37. DOI: 10.5862/MCE.52.4. EDN TBVUHB.