Введение к работе
Актуальность работы. За последние десятилетия проблема улучшения теплофизических качеств ограждающих конструкций зданий стала одной из важнейших. Разработан ряд нормативных документов, направленных на повышение теплозащиты зданий. В связи с этим возрастают требования к точности прогнозирования теплопотерь и влажностного состояния ограждающих конструкций на стадиях их проектирования. Повышение теплозащиты зданий и сооружений является наиболее эффективным путем экономии топливно-энергетических ресурсов. Поэтому изменился подход к теплотехническому проектированию зданий. Особенно важно еще до разработки проектной и технической документации объекта строительства выявить эффективность рассматриваемых решений, а на стадии проектирования установить их оптимальные показатели.
Основные пути снижения теплопотерь эксплуатируемых зданий —повышение теплозащитных качеств наружных ограждающих конструкций. Дополнительные затраты на увеличение теплозащитных качеств зданий окупаются за счет экономии топлива. Немаловажные значения для уменьшения теплопотерь в зданиях являются теплотехнические требования к конструкциям околофундаментной зоны- Передача тепла из помещения через полы по грунту является сложным процессом, сопровождаемым фазовым переходом влаги, наличием областей с талыми и мерзлыми грунтами. Под зданием в грунте формируется трехмерное температурное поле. Вблизи наружных стен на поверхности пола имеет место более низкая температура и наблюдается увеличение теплопотерь. Поэтому исследования и изучение вопроса в применении теплоизолирующих материалов в околофундаментной зоне является важным, экономическим оправданным средством экономии топливно-энергетических ресурсов в строительстве.
Величину теплопередачи от пола к грунту основания можно уменьшить путем замены верхних слоев грунта материалами, обладающими малым коэффициентом теплопроводности. Аналогичным способом можно уменьшить или предотвратить промерзание грунтов в прифуидаментной зоне с внешней стороны здания. В связи с этим в целях уменьшения теплопотерь через полы по грунту заслуживают внимания теплотехнические решения, заключающиеся в устройстве утепляющих отмосток, полов или в применении материалов в теле фундамента с низким коэффициентом теплопроводности.
Применение в строительстве утепляющих отмосток позволяет значительно улучшить в зимний период теплозащитные качества
3 -«riMcW'-.t^/ ',' -_ J
околофундаментной зоны и грунта основания. Это дает возможносгь сократить величину теплопотерь через полы по грунту и уменьшить глубину промерзания грунтов на контакте с фундаментом, а также снизить площадь действия на фундамент касательных сил морозного пучения. Кроме того, они индустрпальны, гигиеничны и требуют меньше эксплуатационных затрат по сравнению с традиционными асфальтовыми отмостками.
Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования является разработка мероприятий по устройству утепляющих конструкций в цокольной части здания на основе изучения температурного режима околофундаментной зоны. Исследованиями поставлены следующие задачи: разработать методические рекомендации определения требуемого термического сопротивления от-мостки; изучить на основе метода конечных разностей температурное поле околофундаментноп зоны; рассмотреть характер распределения изотерм и дать анализ имеющегося влияния конструктивной структуры цокольной части здания на толщину соприкасающегося с фундаментом мерзлого грунта под отмосткой; разработать методику расчета влияния утепляющих конструкций около-' фундаментной зоны на теплопотерн через полы по грунту; изучить влияние конструкций цокольной части здания на температурное поле, основания фундаментов и определить слабые места рассматриваемой зоны в теплотехническом отношении; дать с помощью фактора формы оценку теплопередачи в узле сопряжения конструктивных элементов цокольной части здания; разработать предполагаемое конструктивное решение цокольной части здания и осуществить оценку температурного поля в околофундаментноп зоне в нестационарных условиях; выявить в натуральных условиях характер распределения изотерм и дать сравнительный анализ с теоретическими данными; выявить более приемлемое решение устройства утепляющих конструкций цокольной зоны здания и дать рекомедации устройства утепляющих отмосток на основе тепло-влажностных и'экономических расчетов.
Научная новизна работы. Новизна работы заключается: в содействии создания научно-технических основ совершенствования теплоизоляции зданий; в решении вопросов, определяющих теплозащитные качества конструкций околофундаментной зоны; в разработке соответствующих мероприятий теплотехнического проектирования утепляющих конструкций цокольной части здания; в получении зависимостей между параметрами утепляющих конструкций исследуемой зоны и температурным режимом основания; в ус-
тановлении аналитических зависимостей для оценки теплопотерь через полы по грунту; в построении математической модели расчета термического сопротивления массива.
Практическая ценность работы. Ценность состоит в том, что па основе данных теоретических и экспериментальных исследований, разработаны методические рекомендации в определении теплопотерь через полы по грунту с учетом влияния утепляющих конструкций околофундаментной зоны, а также даны мероприятия в определении требуемого термического сопротивления отмостки. Ценность работы состоит спіє в том. что на основе изучения распределения тепла в массиве установлены критерии, при которых в целях экономного и эффективного расхода теплоизолирующих материалов, целесообразней всего осуществлять мероприятия в повышении термического сопротивления самой отмостки, что позволит при минимальных затратах добиться желаемого результата в теплотехническом отношении. Практическая ценность работы охаракте-ризовывается в перечне достоинств применения а строительстве сборных утепляющих отмосток, обоснованных на основе экономических расчетов-
Апробация работы. По данной проблеме опубликовано ряд статей, которые в целом охарактеризовывагот следующие аспекты: даны методические рекомендации и конструктивные решения устройства утепляющих железобетонных отмосток; предлагаются нетрадиционные конструктивные решения устройства снимающихся железобетонных отмосток, применяющихся вокруг сборно-разборных отапливаемых зданий сезонного функционирования, а это представляется возможным использовать плиты утепляющих отмосток многократно; изложены результаты теоретических исследовании влияния конструктивной структуры околофундаментной зоны на теплопотгри через полы по грунту.
По результатам исследования был сделан доклад на научном семинаре в Научно-исследовательском институте строительной физики Госстроя СССР, и на XXXIX научной конференции в Полтавском инженерно-строительном институте.
На защиту выносится. К защите представляется научная концепция комплексного подхода к оценке формирования температурного режима околофундаментной зоны в зимнее время и на основе исследовании автором разработаны: метод расчета теплопотерь через полы по грунту с учетом плияння утепляющих конструкций цокольной части здания; методические рекомендации по
определению требуемого термического сопротивления отмостки; новые научные результаты теоретических и экспериментальных исследований, включая выводы и рекомендации по проектированию утепляющих конструкций цокольной части здания, базирующиеся на анализе формирования температурных полей в околофундаментной зоне в зимнее время; совокупность технико-экономических предложений по рациональному повышению уровня тепловой защиты и снижению теплопотерь через полы по грунту.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, заключения, перечня используемой литературы и приложения. Общий объем работы — 170 стр., в том числе: 133 стр. основного текста и 47 стр. приложения. Имеется 22 стр. таблиц. 22 стр. рисунков и 4 стр. фотографий.