автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Влияние конструктивной структуры околофундаментной зоны на теплопотери через полы по грунту

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО ОБРАЗОВАНИЯ УССР ПОЛТАВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

СМИРСКИИ ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ

УДК 624. 012. 45:697.132:699.86 Влияние конструктивной структуры околофундаментнои зоны на тсплопотери через полы по грунту

Специальность 05. 23. 01 — Строительные конструкции,

здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Полтава — 1991 г.

Работа выполнена в Полтавском инженерно-строительном институте

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор

Могилат А. Н.

Официальные оппоненты — доктор технических наук, профессор

Ведущая организация — Полтавский филиал. Укргорстройпро-

Защита состоится 23 апреля 1991 года в 14 часов на заседании специализированного совета К 068. 46. 01 при Полтавском инженерно-строительном инстшуте по адресу: 314011, Полтава, проспект 1-го Мая. 24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Полтавского инженерно-строительного института.

Автореферат разослан «. Ж .» -^¿г л/}ух <-'(_1991 г.

Гиндоян А. Г.

— кандидат технических наук, сг. п. с. Грушко В. Я-

ект Госстроя УССР.

специализированного сонета

Ученый секретарь

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 околофундаментном 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 прифундаментной 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

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 околофундаментнои 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 околофундаментнои 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 конструкции цокольной части здания; в получении зависимостей между параметрами утепляющих конструкций исследуемой зоны и температурным режимом основания; в ус-

тановлепии 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 на

основе данных теоретических и экспериментальных исследований, разработаны методические рекомендации в определении теплопо-герь через полы по грунту с учетом влияния утепляющих конструкций околофундаментной зоны, а также даны мероприятия в определении требуемого термического сопротивления отмостки. Ценность работы состоит еще 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 охарактеризовывают 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 теплопотери через полы по грунту.

По результатам исследования был сделан доклад на научном семинаре в Научно-исследовательском институте строительной физикй 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 влияния утепляющих конструкций цокольной части здания; меюднческие 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.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновываются актуальность и народнохозяйственное значение работы.

В первой главе излагается состояние проблемы влияния конструктивной структуры цокольной части здания на формирование температурного режима в околофундаментной зоне в зимнее время. Кратко освещены вопросы: распределения тепла в массиве и

оценки наличия теплопотерь через полы; охарактеризовывания теплотехнических требований к конструкциям цокольной части здания; наличия степени актуальности работ в отечественной и зарубежной науке по данной проблеме.

Критический обзор рассматриваемых вопросов показал, что в настоящее время не принимается во внимание термические свойства конструкций цокольной части здания и геотермальные условия в верхних слоях земной коры на формирование температурных полей в околофундаментной зоне, что весьма существенно сказывается на наличие теплопотерь с первых пристенных зон пола- На основе анализа состояния вопроса о температурном режиме в околофундаментной зоне отапливаемых зданий определены цели диссертации и сформулированы основные задачи исследований, направленные на решение этой проблемы.

Во второй главе приводятся результаты теоретических исследований теплозащитных свойств конструкций цокольной части здания. Основной путь снижения теплопотерь эксплуатируемых зданий — повышение теплозащитных качеств наружных ограждаю-

ших конструкции. Дополнительные затраты на увеличение теплозащитных качеств здании окупаются за счет экономии топлива.

В настоящее время существует довольно простая методика определения теплопотерь через полы по грунту при стационарном режиме теплопередаче. При этом распределение тепла от нагретой поверхности пола к холодной поверхности грунта за пределами здания рассматривается таким образом, что средняя длина линии тока будет проходить по окружности с центром в точке, которая расположена на уровне чистого пола и, находящаяся в толще наружной стене здания почти посередине. Это значит, что изотермические линии представляют собой пучок лучей, исходящих из этой точки. В связи с этим согласно СНиП 11-33-75* теплопотери через полы при стационарном режиме теплопередаче определяются по формуле:

(1)

где — температура внутреннего воздуха, °С;

—температура наружного воздуха, °С;

— площадь \ — той зоны иола, М";

— нормируемое сопротивление теплопередаче массива

грунта для ¡—той зоны, определяющееся по фор-

Вт

муле:

(2)

1 1 у Р{ ■

— коэффициенты теплообмена соответственно на внут-

ренней и наружной поверхности, _

Вт

р. °с .

» ) — средняя длина линии тока, проходящая в |— той среде. М; — коэффициент теплопроводности материала /—той среды,

Вт

М°С '

Рассматривая в формуле (2) значение У О-. , можно убедиться

Ы Л/ ,.

в том, что численное увеличение этого значения влечет за собой к

уменьшению Цст. . поэтому поиск путей и средств регулирования этой величины в зимний период является важным и экономически оправданным. Как показывают проведенные исследования, желаемого результата можно достичь архитектурно-композиционными и конструктивными мерами околофундаментной' зоны.

Нахождение температурного поля в грунте с учетом всех факторов тепломассопереноса представляет большую трудность. Стефаном был предложен расчет температурного режима грунта со стоками тепла в следующей физической постановке: в массиве грунта имеются две зоны — талая и мерзлая, между которыми проходит фронт раздела фаз. Математическая формулировка классической задачи Стефана следующая. Для талой и мерзлой зоны записывается система уравнений теплопроводности'-

(3)

СгЗЫ*,Г) . 71т

См —-Ам—Тр.—

^ иА (4)

на границе раздела фаз вводится нелинейное граничное условие, которое в дальнейшем получило название условия Стефана:

> д1г(5,Т) , диа.Т) _Шу д$.

Дт ах дх '

* (5)

где XI —температура грунта;

Д— коэффициент теплопроводности; С — объемная теплоемкость; X — размер по глубине; — время;

£— удельная теплота фазовых переходов влаги в грунте; М— влажность грунта; Зс* м— объемный вес скелета мерзлого грунта; 5 — толщина слоя мерзлого грунта.

В формулировке задачи Стефана предполагается, что фазовые переходы влаги в грунте происходят при определенной температуре, равной температуре замерзания, и, таким образом, имеется фронт раздела фаз в среде.

Существуют множество методик расчета глубины промерзания грунтов с учетом таких основных факторов: длительности морозного периода; разности средней температуры воздуха за морозный период и температуры замерзания грунта; объемной теплоемкости мерзлого грунта; количества скрытой теплоты плавления льда в единице объема грунта; теплового потока к границе промерзания, зависящего от удельной аккумулирующей способности лежащего выше от нейтрального слоя грунта. Очевидно, что нормативная глубина »промерзания грунта, возникшая в течение морозного периода, является максимальной глубиной промерзания в данной местности при наличии соответствующего распределения величины температуры наружного воздуха в самый холодный период времени. Таким образом максимальная (нормативная) глубина промерзания грунта в основном характеризуется среднезимней температурой воздуха в наиболее холодный период и длительностью периода отрицательных температур, а резкие кратковременные колебания температуры наружного воздуха лишь увеличивают или уменьшают интенсивность промерзания. Учитывая этот важный фактор, можно убедиться в том, что самые неблагоприятные условия в формировании температурного режима в околофундаментной зоне является наличие максимальной (нормативной) глубины промерзания грунта с среднезимней температурой наиболее холодного периода. Поэтому-расчет температурного поля грунта в околофундаментной зоне целесообразно выполнять для стационарного условия с учетом величины нормативной глубины промерзания грунта в данной местности и с учетом средней величины температуры наружного воздуха за наиболее холодный период-

Околофундаментную зону здания необходимо рассматривать -как ограждающую конструкцию, где уровень пола является внутренней поверхностью ограждения, а уровень грунта и поверхность отмостки за пределами здания — наружной поверхностью ограждения. Расчет стационарных двухмерных температурных полей в создавшейся такой неоднородной ограждающей конструкции осуществляется с помощью ЭВМ. Неоднородность исследуемой, зоны характеризуется наличием устройства в цокольной части здания конструкций (пола, отмостки и фундамента) из материалов, имеющих различные величины коэффициента теплопроводности.

Одним из способов построения двухмерных температурных полей является метод сеток (метод конечных разностей). Искомые Значения температур ■£/ определяются путем решения методом конечных разностей системы дифференциальных уравнений в частных производных эллиптического вида;

А*."' - и'

1-де 1= 1,2, 3,...

Дх — коэффициент теплопроводности 1 — того материала соответственно по направлению абсцисс и ординат,

М°С

Исследования осуществлялись при наличии характерных восьми архитектурно-конструктивных решений. Такое количество решений определено числом комбинаций устройства трех элементов цокольной части здания (отмостки, фундамента и пола), у которых используемые материалы имеют различную величину коэффициента теплопроводности. Также учитывалось пять значений нормативной глубины промерзания грунта в пределах от 0.8 до 1.6 метров с шагом 0.2 метра. Таким образом, учитывая количество этих значений и количество всех возможных комбинаций устройства утепляющих конструкций цокольной части здания, было произведено сорок расчетов на ЭВМ стационарных двухмерных температурных полей.

По полученным данным расчета температурного поля в околофундаментной зоне была определена глубина промерзания, соприкасающегося с фундаментом грунта под отмосткой. Из рисунка 1 видно, что утепляющая отмостка способна значительно уменьшить и даже в некоторых случаях устранить толщину мерзлого грунта на контакте с фундаментом .под отмосткой. Следует отметить, что в этом немаловажную роль играет температурный режим здания. Температура внутреннёго воздуха принималась постоянной — плюс 20°С. Температура наружного воздуха принималась "для соответствующей нормативной глубины промерзания грунта, как средняя температура за наиболее холодный период- Задача решалась с граничными условиями третьего рода, где уровень пола находился сравнительно на одном уровне с массивом за пределами здания. •

го

Исследованиями также были определены такие параметры, как: термическое сопротивление массива Я ; величина теплового потока на [поверхности пола ^ ; значение температуры поверхности пола "С . На рисунке 2 изображены зоны на которые накладываются все сорок графиков зависимости этих параметров от теп-лофизических качеств конструкций цокольной части здания по мере удаления от внутренней грани наружной стены здания. Рассматривая графики зависимости параметров ф и £ . можно убедиться в том, что варьирование величины коэффициента теплопроводности материалов, используемых в конструкциях цокольной части здания, ведет к существенному колебанию температуры поверхности пола и теплового потока.через небольшую пристенную зону шириной около двух метров. По мере удаления от наружной стены здания теплофизические свойства конструкций околофундаментной зоны не оказывают большого влияния на распределение температуры поверхности пола и теплового потока. Поэтому вдали от наружной стены здания термическое, сопротивление массива возможно'отобразить некоторой усредненной линейной зависимостью, имеющую следующую эмпирическую формулу--

Й*ЗЛ96-В + 0.9Г6 ; (7)

где В — расстояние от наружной стены здания до середины рас-матриваемой зоны, М.

Для пристенной двухметровой ширины зоны пола, термическое сопротивление массива необходимо определять путем суммы термических сопротивлений всех слоев, встречающихся на пути прохождения линии теплового тока от нагретой поверхности иола до холодной поверхности массива за пределами здания. То есть:

/?=Йпол. + Яфун. + Коти. + +/?н »" (8)

где /?отм — термическое сопротивление отмостки,

Вт

— термическое сопротивление фундамента,

Вт

термнческуе сопротивление пола, ;

Вт

термическое сопротивление грунта, заполняющего про-

страств'о между отмосткой. фундаментом и полом.М2°.С,;

Вт

термическое сопротивление теплообмена соответственно

' М20С

на поверхности массива за пределами здания и пола,^_^#

Вт

Рпол. —

м*-

А I (м)

Рис. 1. Распределение глубины мерзлого грунта ) »а контакте с фундаментом в зависимости от нормативной глубины промерзания грунта (с!**), при устройстве; 1— неутепляющей отмостки, фундамента и пола;

2 — неутепляющей отмостки, фундамента и утепляющего пола;

3 — неутепляющей отмостки. пола и утепляющего фундамента;

4 — неутепляющей отмостки, утепляющего фундамента и пола;

5 — утепляющей отмостки, фундамента и неутепляющего пола;

6 — утепляющей отмостки, фундамента и пола.

«(Я?)

35

I- зо 25 Ц 20 ЛГ 10 5.

\

_1_I_I-1-1-1-

10-Г &]

I

ю

- 5"

ч _1_

5 ■

8

юВ(м)

Рис. 2. Зона, на которую накладываются все сорок графиков зависимости параметров 11, и £*от теплофизических свойств конструкций цокольной части здания по мере удаления от наружной стены здания (В).

Таким образом, стационарные теплопотери через полы по грунту определятся, пользуясь формулой (1) с той лишь разницей, что нормируемое сопротивление теплопередаче массива R i определится по вышеизложенным выражениям (7) или (8).

Исследования показали, что теплофизические качества конструкций цокольной части здания по разному влияют на характер формирования температурного поля в околофундаментной зоне. Взаимное рассредоточение изотерм приобретает такой характер, при котором в целях экономного и эффективного расходр теплоизолирующих материалов, целесообразней всего осуществлять мероприятия в повышении термического сопротивления самой от-мостки, которая эффективней всего работает совместно с неутеп-ляющим полом и фундаментом. Теплотехническая эффективность при этом, осуществляется за счет влияния теплового режима самого здания. В этом случае утепляющую отмостку необходимо рассматривать как утепляющий слой ограждения, устраиваемый с наружной стороны, что является эффективным мероприятием в проектировании и конструировании ограждающих конструкций.

Таким образом за счет совершенствования конструктивных решений цокольной части здания возможно добиться увеличения термического сопротивления массива и снижения теплопотерь че-. рез основную пристенную зону пола. < 4

Следует отметить, что в процессе многолетней эксплуатации здании в климатических районах со среднесуточной температурой ¿sP°C период времени составляет в среднем от 100 до 180 суток, а со среднесуточной температурой {для рассматриваемых

пяти климатических зон от—8.5°С до—17.8°С) продолжительность периода составляет не более 25 суток. Поэтому полученные результаты теплового режима околофундаментной зоны соответствуют наиболее неблагоприятным условиям.

Для уточнения полученных результатов, осуществлены исследования'температурного режима околофундаментной зоны в квазистационарных условиях, то есть с учетом многолетних среднемесячных температур наружного воздуха и глубин промерзания. Исследования показали, что теплопотери через первую (основную) пристенную зону пола при квазистационарных условиях ниже чем при стационарных условиях.

Рассматривая стационарный режим теплопередачи, возможно получить только наглядную картину влияния утепляющих конструкций околофундаментной зоны на теплопотери через полы по

грунту. Методика расчета Нестационарных тёПЛопбтерь Через полы достатрчно хорошо освещена в работе А. Г. Гиндояна, где указывается, что нестационарная составляющая теплопотерь сосредоточена на пристенном участке пола шириной два метра-

На основе данных, полученных исследованием, приводится более усовершенствованный метод расчета теплопотерь через полы по грунту с учетом влияния теплофизических свойств конструкций цокольной части здания.

Рассмотрена с помощью фактора формы оценка наличия теплопотерь в узле сопряжения конструктивных элементов цокольной

части здания. Фактор формы показывает во сколько раз больше или меньше теряется тепла через элемент пола и массива по сравнению с теплопотерями через такую же площадь поверхности глади стены.

В третьей главе диссертации изложены результаты исследований, выполненных в натурных условиях.

Натурные исследования температурного режима околофундаментной зоны были проведены на строительных площадках Кировоградской области УССР. В качестве основного объекта для проведения натурных исследований было выбрано отапливаемое здание мастерских расположенного на производственной территории Маловисковского СПТУ-16 объединения Кировоградского профтехобразования. Основные несущие и ограждающие конструкции здания мастерских выполнены из следующих материалов: фундаменты — отдельностоящие стаканного типа, между которыми устроены фундаментные балки; стены — шестиметровые трехслойные панели; полы — бетонные по грунту. Здание двухэтажное, каркасного типа с размерами в плане 72x24 м.

Для проведения теплотехнических испытаний конструктивной структуры околофундаментной зоны в зимний период эксплуатации, были изготовлены опытные образцы асфальтовой отмостки и железобетонной утепляющей отмостки длиной по шесть метров.

Исследования производились с 1 января по 1 марта 1988 года. В течение этого периода три раза в сутки измерялись: температура внутреннего и наружного воздуха; скорость и направление ветра; температура внутренней поверхности стен и пола; температура наружной поверхности стены и отмостки; температура грунта в соответствующих точках под отмосткой и полом здания.

В результате натурных наблюдений определены температуры почвы под полом и отмостками на различной глубине. Январьски-

ми наблюдениями предшествовал длительный период низких температур при отсутствии на поверхности отмосток снежного покрова, в результате чего промерзание грунта основания могло повлиять на результаты наблюдений только в сторону расчетного запаса.

На рисунке 3 изображено создавшееся температурное поле околофундаментной зоны на 31 января 1988 года. Видно, что тепло-физические способности отмосток по разному влияют на характер формирования температурного поля в околофундаментной зоне. Это выражается в том, что утепляющая отмостка способна сместить вверх нулевую изотерму и уменьшить с первых пристенных зон пола теплопотери, так как при ее устройстве величина термического сопротивления возрастает. Это ведет к изменению температурного поля и к отодвиганию границы промерзания к наружному краю утепляющей отмостки. Установлено, что основным условием долговечности зданий с фундаментами, является сохранение грунтов основания в талом состоянии в течение всего периода эксплуатации. и утепляющие отмостки в натурных условиях повышают температуру в верхнем слое грунта под отмосткой и в пристенной полосе пола на 1 — 2°С.

Аналогичные результаты температурного режима грунта под от-мостками были получены при условии отсутствия отопления в здании. Такое решение дало возможность наблюдать влияние геотермальных условий на глубину промерзания грунта под опытными образцами отмосток. избежав при этом влияние теплового режима здания. Как видно из рисунку 4, за счет удельной аккумулирующей способности грунта в начале морозного периода температурный градиент к границе промерзания высок и совсем обратное наблюдается к концу зимнего периода. Установлено, что в начале зимнего сезона, когда температурный градиент к границе промерзания высок — наблюдается существенная разность промерзания грунта под опытными образцами отмосток. И совсем обратное наблюдается к концу морозного периода, где значение теплового потока к границе промерзания невелико. Промерзание грунта под опытными образцами отмосток происходило неравномерно. Глубина прмерэания у внешнего края отмостки наблюдалась больше, чёй у примыкания к стене. Ширина талой зоны под отмосткой зависит с одной стороны от параметров микроклимата помещений, а с другой — от температурного влияния прилегающей холодной массы грунта.

Сходство результатов исследований проведенных в натурных условиях с теоретическими исследованиями температурных полей

Рис. 3. Температурный режим околофундаментной .юны при наличии опытных образцов отмосток (на 22-е су г. морозн. периода):

а) асфальтовой;

б) железобетонной утепляющей.

——©— изменения температурного градиента к границе промерзания;

— &— изменения глубины промерзания грунта на контакте с фундаментом под асфальтовой отмосткой; -

--□— изменения глубины промерзания грунта на контакте с фундаментом под утепляющей

отмосткой.

околофундаментной зоны, является подтверждением достоверности методических рекомендаций по определению теплопотерь через полы по грунту с учетом утепляющих конструкций цокольной части здания.

В четвертой. главе охарактеризовываются критерии целесообразности применения в строительстве утепляющих отмосток на основе экономических расчетов- Исследования показали, что применение утепляющих констр'укций в околофундаментной зоне, значительно улучшает температурный режим грунта основания, что в свою очередь немаловажное значение имеет в уменьшении теплопотерь через полы. Устройство же утепляющих отмосток целесообразней всего выполнять .у отапливаемых зданий. Они более эффективны в целях улучшения температурного режима околофундаментной зоны-за счет уменьшения глубины промерзания грунта на контакте с фундаментом. Преимущество применения в строительстве утепляющих отмосток обосновывается на основе сравнительного анализа результатов экономического расчета по приведенным затратам. Приоритетом выбора конструктивной структуры отмостки является экономически оправданный вариант его устройства и эксплуатации. -

В пятой главе даны выводы и предложения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

Анализ результатов исследований позволил установить следующие основные выводы и предложения:

1. Основными мероприятиями достижения теплотехнической надежности конструкций околофундаментной зоны состоит в использовании в теле фундамента, пола и отмостки материалов с низким коэффициентом теплопроводности. Изучая характер распределения изолиний температур основания в зимнее время, выяснилось, что варьируя теплотехническими характеристиками используемых конструкций, возможно достичь желаемый температурный режим околофундаментной зоны так, чтобы при минимальных теплопоте-рях через пристенную зону пола удовлетворялась надежная работа фундамента в контакте с талыми грунтами.

2. Разработана методика расчета влияния данных конструкций на теплопотери через полы по грунту в зависимости от геометрических размеров отмостки. пола и фундамента, и в зависимости от теплофизических свойств йспользуемых в этих конструкциях материалов. - . ^ •

3. Рассматривая стационарный режим теплопередачи, представилась возможность получить,наглядность степени влияния конст-

руктивной структуры цокольном части здания на формирование температурного режима околофундаментноп зоны и на теплопоте-ри'через полы, основанные на грунте. Теоретические исследования позволили установить предполагаемое конструктивное решение конструкций цокольной части здания. Опираясь на характер взаимного размещения изотерм в околофундаментноп зоне, приоритетом в решении теплотехнической надежности явилось устройство утепляющей отмостки.

4. Исследования, проведенные в натурных условиях показали, что на характер взаимного размещения изотерм в околофундаментной зоне, существенно влияет значение термического сопротивления отмостки- При наличии традиционных асфальтовых отмосток, у которых термическое сопротивление невелико, в северных районах и в средней полосе нашей страны в связи с большой глубиной сезонного промерзания грунта приходится увеличивать глубину заложения подошвы фундамента, что приводит к большим затратам на их устройство. При устройстве же утепляющих отмосток происходит улучшение температурного режима околофундаментной зоны. Изотерма нулевых температур при этом значительно смещается вверх, что в свою очередь дает возможность уменьшить глубину заложения фундамента.

5. Использование утепляющей отмостки позволяет уменьшить толщину мерзлого грунта на контакте с фундаментом , в результате чего снижается действие касательной силы морозного пучения грунтов на фундамент. Геометрические размеры и вид материалов отмостки устанавливаются на основе методических рекомендаций по определению значения требуемого термического сопротивления отмостки в зависимости от климатической зоны строительства.

6. Исследованиями установлено, что утепляющие железобетонные отмостки — эффективное конструктивное решение, устройство которых является наиболее целесообразным мероприятием в улучшении температурного режима околофундаментной зоны. Разработаны рекомендации устройства этих отмосток по экономически целесообразному сопротивлению теплопередаче.

7. Железобетонная утепляющая отмостка — это конструкция заводского изготовления, обеспечивающая в процессе эксплуатации надежность в прочности, в долговечности и в соблюдении теплотехнических требований.

ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

Выполненные в диссертации теоретические и экспериментальные исследования способствовали решению актуальной народнохозяй стенной проблемы: снижению теплопотерь через полы по грунту и экономии топливно-энергетических ресурсов; уменьшению за г par на устройство нулевого цикла зданий в северной и в средней полосе нашей страны; разработаны теоретические основы расчета термического сопротивления отмосток и дана оценка наличия теплопотерь в узле сопряжения конструкции цокольной части здания.

Результаты исследований использованы при внедрении в практику строительства утепляющих отмосток в городе Малая Виска Кировоградской области УССР.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах1

1. Консольные отмостки из сборных элементов.

Строительство и архитектура- Киев, 1986, № 5.

2. Новые отмостки производственным зданиям-

Промышленное строительство, Москва, 1987, № 7.

3. Энергосберегающие цокольные элементы.

Строительство и архитектура, Киев, 1988, № 4.

4. Устройство утепляющих отмосток.

Жилищное строительство, Москва, 1988, № 6.

5. Влияние околофундаментной зоны на теплопотери через полы.

Жилищное строительство, Москва, 1988, № 9.